La spaziatura delle sottoportanti è un parametro cruciale sia nei sistemi di comunicazione wireless 5G (quinta generazione) che LTE (evoluzione a lungo termine). Si riferisce alla separazione di frequenza tra le singole sottoportanti all’interno di un canale di comunicazione. La scelta della spaziatura delle sottoportanti ha implicazioni sulle prestazioni del sistema, sull’efficienza spettrale e sulla compatibilità con diversi scenari di implementazione. Esploriamo in dettaglio la spaziatura delle sottoportanti sia per 5G che per LTE:
Spaziatura sottoportante in LTE:
- LTE OFDM (multiplexing a divisione di frequenza ortogonale):
- In LTE, le trasmissioni downlink (DL) e uplink (UL) utilizzano OFDM, che divide lo spettro di frequenze disponibile in più sottoportanti ortogonali.
- LTE utilizza tipicamente due spaziature sottoportante: 15 kHz e 7,5 kHz.
- La spaziatura delle sottoportanti di 15 kHz è la configurazione standard e fornisce un equilibrio tra efficienza spettrale e complessità del sistema.
- La spaziatura sottoportante di 7,5 kHz viene utilizzata in scenari che richiedono maggiore precisione, come i servizi di posizionamento.
- Prefisso ciclico:
- Le sottoportanti LTE sono distanziate in modo da consentire loro di essere ortogonali tra loro, riducendo al minimo le interferenze.
- Un prefisso ciclico viene aggiunto a ciascun simbolo per proteggerlo dalle interferenze tra i simboli e dallo sbiadimento del multipath.
- La durata del prefisso ciclico dipende dalla spaziatura della sottoportante scelta.
- Canali di controllo downlink:
- I canali di controllo downlink in LTE, come Physical Downlink Control Channel (PDCCH) e Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), sono mappati su blocchi di risorse specifici in base alla spaziatura della sottoportante.
- Canali di controllo uplink:
- La spaziatura della sottoportante influenza la struttura e la mappatura dei canali di controllo uplink, come il Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
Spaziatura sottoportante in 5G:
- 5G NR (Nuova radio) OFDM:
- 5G NR utilizza anche OFDM come base sia per le trasmissioni in downlink che per quelle in uplink, ma introduce flessibilità nella scelta della spaziatura delle sottoportanti.
- 5G NR supporta spaziature multiple di sottoportanti, offrendo maggiore adattabilità a diversi scenari di implementazione.
- Le spaziature comuni delle sottoportanti in 5G NR includono 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz e 120 kHz.
- Numerologia nel 5G NR:
- 5G NR introduce il concetto di numerologia, che definisce la spaziatura della sottoportante, la durata dello slot e altri parametri tempo-frequenza.
- Diverse numerologie supportano diversi casi d’uso. Ad esempio, una spaziatura sottoportante più piccola può essere adatta per la copertura di un’ampia area, mentre una spaziatura maggiore può essere utilizzata per velocità di trasmissione dati migliorate in ambienti specifici.
- Mini-Slot e Flessibilità:
- 5G NR introduce i mini-slot, consentendo una pianificazione più flessibile delle risorse di comunicazione.
- La flessibilità nella spaziatura delle sottoportanti e nella numerologia supporta diversi scenari di implementazione, tra cui la banda larga mobile avanzata (eMBB), la comunicazione massiva di tipo macchina (mMTC) e la comunicazione ultra affidabile a bassa latenza (URLLC).
- Miglioramenti per URLLC:
- La possibilità di configurare spaziature tra sottoportanti più piccole, durate di slot più brevi e intervalli di tempo di trasmissione (TTI) ridotti in 5G NR supporta comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza, soddisfacendo i rigorosi requisiti dei casi d’uso URLLC.
- Estensioni della gamma di frequenza:
- 5G NR consente estensioni della gamma di frequenza alle bande delle onde millimetriche, dove è possibile utilizzare spaziature sottoportanti più ampie per sfruttare in modo efficiente lo spettro disponibile.
Riepilogo:
- LTE:
- Spaziature sottoportanti comuni: 15 kHz (standard) e 7,5 kHz (per maggiore precisione).
- Spaziature sottoportanti fisse con minore flessibilità rispetto al 5G.
- NR 5G:
- Spaziature sottoportanti multiple: 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
- Introduzione della numerologia per la flessibilità nei parametri tempo-frequenza.
- Supporta diversi scenari di distribuzione attraverso numerologie configurabili.
In conclusione, sia LTE che 5G sfruttano OFDM con la spaziatura delle sottoportanti, ma 5G NR introduce una maggiore flessibilità con spaziature multiple e numerologia. Questa flessibilità consente al 5G di affrontare una gamma più ampia di casi d’uso e scenari di implementazione, contribuendo all’adattabilità e all’efficienza delle reti 5G.