Odstęp podnośnych jest kluczowym parametrem zarówno w systemach komunikacji bezprzewodowej 5G (piątej generacji), jak i LTE (Long-Term Evolution). Odnosi się do separacji częstotliwości pomiędzy poszczególnymi podnośnymi w kanale komunikacyjnym. Wybór odstępu podnośnych ma wpływ na wydajność systemu, wydajność widmową i kompatybilność z różnymi scenariuszami wdrożenia. Przyjrzyjmy się szczegółowo odstępom między podnośnymi zarówno dla 5G, jak i LTE:
Odstęp podnośnych w LTE:
- LTE OFDM (multipleksowanie z ortogonalnym podziałem częstotliwości):
- W LTE transmisje łącza w dół (DL) i łącza w górę (UL) wykorzystują OFDM, który dzieli dostępne widmo częstotliwości na wiele ortogonalnych podnośnych.
- LTE zazwyczaj wykorzystuje dwa odstępy podnośnych: 15 kHz i 7,5 kHz.
- Odstęp podnośnych wynoszący 15 kHz jest konfiguracją standardową, zapewniającą równowagę pomiędzy wydajnością widmową a złożonością systemu.
- Odstęp podnośnych 7,5 kHz jest używany w scenariuszach wymagających większej precyzji, takich jak usługi pozycjonowania.
- Prefiks cykliczny:
- Podnośne LTE są rozmieszczone w taki sposób, aby były względem siebie ortogonalne, minimalizując zakłócenia.
- Do każdego symbolu dodawany jest cykliczny przedrostek, aby chronić przed zakłóceniami między symbolami i zanikaniem wielościeżkowym.
- Czas trwania prefiksu cyklicznego zależy od wybranego odstępu podnośnych.
- Kanały sterujące łączem w dół:
- Kanały sterujące łączem w dół w LTE, takie jak fizyczny kanał kontrolny łącza w dół (PDCCH) i kanał wskaźnika formatu kontroli fizycznej (PCFICH), są mapowane do określonych bloków zasobów w oparciu o odstępy podnośnych.
- Kanały sterujące łączem w górę:
- Odstęp podnośnych wpływa na strukturę i mapowanie kanałów sterujących łącza zwrotnego, takich jak fizyczny kanał kontrolny łącza zwrotnego (PUCCH).
Odstępy podnośnych w 5G:
- 5G NR (nowe radio) OFDM:
- 5G NR wykorzystuje również OFDM jako podstawę transmisji zarówno w łączu w dół, jak i w łączu w górę, ale wprowadza elastyczność w wyborze odstępów podnośnych.
- 5G NR obsługuje wiele odstępów podnośnych, oferując większe możliwości dostosowania do różnych scenariuszy wdrożeń.
- Typowe odstępy podnośnych w 5G NR obejmują 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz i 120 kHz.
- Numerologia w 5G NR:
- 5G NR wprowadza koncepcję numerologii, która definiuje odstępy podnośnych, czas trwania szczeliny i inne parametry czasowo-częstotliwościowe.
- Różne numerologie obsługują różne przypadki użycia. Na przykład mniejszy odstęp podnośnych może być odpowiedni do pokrycia dużego obszaru, podczas gdy większy odstęp może być zastosowany w celu zwiększenia szybkości transmisji danych w określonych środowiskach.
- Mini-sloty i elastyczność:
- 5G NR wprowadza mini-sloty, pozwalające na bardziej elastyczne planowanie zasobów komunikacyjnych.
- Elastyczność w zakresie odstępów podnośnych i numerologii umożliwia różnorodne scenariusze wdrażania, w tym ulepszoną mobilną łączność szerokopasmową (eMBB), komunikację typu masywnej maszyny (mMTC) i ultraniezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (URLLC).
- Udoskonalenia dla adresu URLLC:
- Możliwość skonfigurowania mniejszych odstępów podnośnych, krótszych czasów trwania szczelin i skróconych interwałów czasu transmisji (TTI) w 5G NR zapewnia wyjątkowo niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu, spełniając rygorystyczne wymagania zastosowań URLLC.
- Rozszerzenia zakresu częstotliwości:
- 5G NR umożliwia rozszerzenie zakresu częstotliwości do pasm fal milimetrowych, gdzie można zastosować większe odstępy podnośnych w celu efektywnego wykorzystania dostępnego widma.
Streszczenie:
- LTE:
- Typowe odstępy podnośnych: 15 kHz (standard) i 7,5 kHz (dla większej precyzji).
- Naprawiono odstępy podnośnych przy mniejszej elastyczności w porównaniu do 5G.
- 5G nr:
- Odstępy wielu podnośnych: 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
- Wprowadzenie numerologii dla elastyczności parametrów czasowo-częstotliwościowych.
- Obsługuje różnorodne scenariusze wdrażania poprzez konfigurowalne numerologie.
Podsumowując, zarówno LTE, jak i 5G wykorzystują OFDM z odstępami podnośnymi, ale 5G NR wprowadza większą elastyczność dzięki wielokrotnym odstępom i numerologii. Ta elastyczność pozwala sieci 5G uwzględnić szerszy zakres przypadków użycia i scenariuszy wdrożeń, przyczyniając się do zdolności adaptacyjnych i wydajności sieci 5G.