L’espacement des sous-porteuses est un paramètre crucial dans les systèmes de communication sans fil 5G (cinquième génération) et LTE (évolution à long terme). Il fait référence à la séparation de fréquence entre les sous-porteuses individuelles au sein d’un canal de communication. Le choix de l’espacement des sous-porteuses a des implications sur les performances du système, l’efficacité spectrale et la compatibilité avec différents scénarios de déploiement. Explorons en détail l’espacement des sous-porteuses pour la 5G et la LTE :
Espacement des sous-porteuses en LTE :
- LTE OFDM (multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence) :
- En LTE, les transmissions en liaison descendante (DL) et en liaison montante (UL) utilisent l’OFDM, qui divise le spectre de fréquences disponible en plusieurs sous-porteuses orthogonales.
- Le LTE utilise généralement deux espacements de sous-porteuses : 15 kHz et 7,5 kHz.
- L’espacement des sous-porteuses de 15 kHz est la configuration standard, offrant un équilibre entre l’efficacité spectrale et la complexité du système.
- L’espacement des sous-porteuses de 7,5 kHz est utilisé dans des scénarios qui nécessitent une plus grande précision, tels que les services de positionnement.
- Préfixe cyclique :
- Les sous-porteuses LTE sont espacées de manière à pouvoir être orthogonales les unes par rapport aux autres, minimisant ainsi les interférences.
- Un préfixe cyclique est ajouté à chaque symbole pour se prémunir contre les interférences entre symboles et l’évanouissement par trajets multiples.
- La durée du préfixe cyclique dépend de l’espacement des sous-porteuses choisi.
- Canaux de contrôle de liaison descendante :
- Les canaux de contrôle de liaison descendante dans LTE, tels que le canal de contrôle de liaison descendante physique (PDCCH) et le canal d’indicateur de format de contrôle physique (PCFICH), sont mappés à des blocs de ressources spécifiques en fonction de l’espacement des sous-porteuses.
- Canaux de contrôle de liaison montante :
- L’espacement des sous-porteuses influence la structure et le mappage des canaux de contrôle de liaison montante, tels que le canal de contrôle physique de liaison montante (PUCCH).
Espacement des sous-porteuses en 5G :
- 5G NR (nouvelle radio) OFDM :
- La 5G NR utilise également l’OFDM comme base pour les transmissions en liaison descendante et montante, mais elle introduit de la flexibilité dans le choix des espacements des sous-porteuses.
- La 5G NR prend en charge plusieurs espacements de sous-porteuses, offrant ainsi une plus grande adaptabilité à divers scénarios de déploiement.
- Les espacements courants des sous-porteuses dans la 5G NR incluent 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz et 120 kHz.
- La numérologie en 5G NR :
- La 5G NR introduit le concept de numérologie, qui définit l’espacement des sous-porteuses, la durée des créneaux horaires et d’autres paramètres temps-fréquence.
- Différentes numérologies prennent en charge différents cas d’utilisation. Par exemple, un espacement plus petit des sous-porteuses peut convenir à une couverture étendue, tandis qu’un espacement plus grand peut être utilisé pour des débits de données améliorés dans des environnements spécifiques.
- Mini-emplacements et flexibilité :
- La 5G NR introduit des mini-créneaux horaires, permettant une planification plus flexible des ressources de communication.
- La flexibilité de l’espacement des sous-porteuses et de la numérologie prend en charge divers scénarios de déploiement, notamment le haut débit mobile amélioré (eMBB), la communication massive de type machine (mMTC) et la communication ultra-fiable à faible latence (URLLC).
- Améliorations pour URLLC :
- La possibilité de configurer des espacements de sous-porteuses plus petits, des durées d’intervalle plus courtes et des intervalles de temps de transmission (TTI) réduits dans la 5G NR permet une communication ultra-fiable à faible latence, répondant aux exigences strictes des cas d’utilisation d’URLLC.
- Extensions de plage de fréquences :
- La 5G NR permet d’étendre la gamme de fréquences jusqu’aux bandes d’ondes millimétriques, où des espacements de sous-porteuses plus larges peuvent être utilisés pour exploiter efficacement le spectre disponible.
Résumé :
- LTE :
- Espacements courants des sous-porteuses : 15 kHz (standard) et 7,5 kHz (pour une plus grande précision).
- Espacements de sous-porteuses fixes avec moins de flexibilité par rapport à la 5G.
- 5G NR :
- Espacements de sous-porteuses multiples : 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
- Introduction de la numérologie pour plus de flexibilité dans les paramètres temps-fréquence.
- Prend en charge divers scénarios de déploiement grâce à des numérologies configurables.
En conclusion, le LTE et la 5G exploitent l’OFDM avec l’espacement des sous-porteuses, mais la 5G NR introduit une plus grande flexibilité avec des espacements et une numérologie multiples. Cette flexibilité permet à la 5G de répondre à un plus large éventail de cas d’utilisation et de scénarios de déploiement, contribuant ainsi à l’adaptabilité et à l’efficacité des réseaux 5G.