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Qual é o espaçamento da subportadora em 5G e LTE?

O espaçamento das subportadoras é um parâmetro crucial nos sistemas de comunicação sem fio 5G (Quinta Geração) e LTE (Evolução de Longo Prazo). Refere-se à separação de frequência entre subportadoras individuais dentro de um canal de comunicação. A escolha do espaçamento das subportadoras tem implicações no desempenho do sistema, na eficiência espectral e na compatibilidade com diferentes cenários de implantação. Vamos explorar detalhadamente o espaçamento das subportadoras para 5G e LTE:

Espaçamento de subportadora em LTE:

  1. LTE OFDM (multiplexação por divisão de frequência ortogonal):
    • Em LTE, as transmissões downlink (DL) e uplink (UL) usam OFDM, que divide o espectro de frequência disponível em múltiplas subportadoras ortogonais.
    • O LTE normalmente emprega dois espaçamentos de subportadora: 15 kHz e 7,5 kHz.
    • O espaçamento de subportadora de 15 kHz é a configuração padrão, proporcionando um equilíbrio entre eficiência espectral e complexidade do sistema.
    • O espaçamento de subportadora de 7,5 kHz é usado em cenários que exigem maior precisão, como serviços de posicionamento.
  2. Prefixo cíclico:
    • As subportadoras LTE são espaçadas de uma forma que permite que sejam ortogonais entre si, minimizando a interferência.
    • Um prefixo cíclico é adicionado a cada símbolo para proteger contra interferência entre símbolos e desvanecimento de múltiplos caminhos.
    • A duração do prefixo cíclico depende do espaçamento da subportadora escolhido.
  3. Canais de controle de downlink:
    • Os canais de controle de downlink em LTE, como o canal de controle de downlink físico (PDCCH) e o canal indicador de formato de controle físico (PCFICH), são mapeados para blocos de recursos específicos com base no espaçamento da subportadora.
  4. Canais de controle de uplink:
    • O espaçamento da subportadora influencia a estrutura e o mapeamento dos canais de controle de uplink, como o canal de controle de uplink físico (PUCCH).

Espaçamento de subportadora em 5G:

  1. 5G NR (Novo Rádio) OFDM:
    • 5G NR também usa OFDM como base para transmissões de downlink e uplink, mas introduz flexibilidade na escolha de espaçamentos de subportadoras.
    • 5G NR suporta vários espaçamentos de subportadoras, oferecendo mais adaptabilidade a diversos cenários de implantação.
    • Os espaçamentos comuns de subportadora em 5G NR incluem 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz e 120 kHz.
  2. Numerologia em 5G NR:
    • 5G NR introduz o conceito de numerologia, que define o espaçamento da subportadora, a duração do slot e outros parâmetros de tempo-frequência.
    • Diferentes numerologias suportam diferentes casos de uso. Por exemplo, um espaçamento menor entre subportadoras pode ser adequado para cobertura de área ampla, enquanto um espaçamento maior pode ser usado para taxas de dados aprimoradas em ambientes específicos.
  3. Mini-slots e flexibilidade:
    • 5G NR introduz mini-slots, permitindo um agendamento mais flexível de recursos de comunicação.
    • A flexibilidade no espaçamento de subportadoras e na numerologia oferece suporte a diversos cenários de implantação, incluindo banda larga móvel aprimorada (eMBB), comunicação massiva do tipo máquina (mMTC) e comunicação ultraconfiável de baixa latência (URLLC).
  4. Aprimoramentos para URLLC:
    • A capacidade de configurar espaçamentos menores de subportadora, durações de slot mais curtas e intervalos de tempo de transmissão (TTIs) reduzidos em 5G NR oferece suporte à comunicação ultraconfiável de baixa latência, atendendo aos requisitos rigorosos dos casos de uso de URLLC.
  5. Extensões de faixa de frequência:
    • 5G NR permite extensões de faixa de frequência para bandas de ondas milimétricas, onde espaçamentos de subportadoras mais amplos podem ser empregados para aproveitar o espectro disponível de forma eficiente.

Resumo:

  • LTE:
    • Espaçamentos comuns de subportadoras: 15 kHz (padrão) e 7,5 kHz (para maior precisão).
    • Espaçamentos fixos de subportadoras com menos flexibilidade em comparação com 5G.
  • 5G NR:
    • Espaçamentos múltiplos de subportadoras: 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
    • Introdução da numerologia para flexibilidade nos parâmetros tempo-frequência.
    • Suporta diversos cenários de implantação por meio de numerologias configuráveis.

Concluindo, tanto o LTE quanto o 5G aproveitam o OFDM com espaçamento de subportadora, mas o 5G NR introduz maior flexibilidade com múltiplos espaçamentos e numerologia. Esta flexibilidade permite que o 5G aborde uma gama mais ampla de casos de utilização e cenários de implantação, contribuindo para a adaptabilidade e eficiência das redes 5G.

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