5G上行傳輸?shù)淖虞d波間隔和CP類(lèi)型
對(duì)于基于競(jìng)爭(zhēng)的上行非正交多址接入,UE之間的定時(shí)偏移(Timing offset)是在循環(huán)前綴內(nèi)?還是可以大于循環(huán)前綴?
NR設(shè)計(jì)應(yīng)允許在第一階段或更高階段為給定子載波間隔定義多個(gè)CP長(zhǎng)度,多個(gè)CP長(zhǎng)度并不意味著正常CP在LTE中有2個(gè)不同的CP長(zhǎng)度。在具有時(shí)延擴(kuò)展的信道中部署具有60khz子載波間隔的NR應(yīng)該是可能的,LTE可以將正常CP長(zhǎng)度作為一個(gè)用例來(lái)處理該時(shí)延擴(kuò)展。
上行傳輸可以通過(guò)同步傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn),包括或不包括TA調(diào)整,具體取決于服務(wù)和部署場(chǎng)景,如圖1所示。對(duì)于具有TA調(diào)整的同步傳輸,UE之間的定時(shí)偏移可以通過(guò)來(lái)自eNB的定時(shí)提前(TA:timing advance)調(diào)整來(lái)補(bǔ)償,使得CP長(zhǎng)度需要覆蓋預(yù)期的信道延遲擴(kuò)展,即圖1中UE的最大多徑延遲。在這種情況下,NCP對(duì)于小于15khz的子載波間隔(SCS)可能是足夠的;然而,SCS為15 kHz或更大的numerology 可能需要ECP來(lái)覆蓋具有長(zhǎng)延遲擴(kuò)展的環(huán)境。對(duì)于具有TA調(diào)整的上行同步傳輸,取決于需要運(yùn)行TA估計(jì)和TA信令過(guò)程以保持上行同步的頻率,這樣的方案可導(dǎo)致顯著的信令開(kāi)銷(xiāo)和UE的高能耗。保持上行同步(在CP長(zhǎng)度內(nèi))的另一方案是利用可覆蓋由往返延遲引起的定時(shí)偏移的較大CP,使得不需要進(jìn)行TA調(diào)整以補(bǔ)償定時(shí)偏移,從而產(chǎn)生無(wú)TA方案。

對(duì)于上行同步傳輸,大小區(qū)和連續(xù)覆蓋可能需要較長(zhǎng)的CP長(zhǎng)度;高速可能需要較大的子載波間隔。鏈路級(jí)仿真用于評(píng)估具有長(zhǎng)延遲擴(kuò)展的上行同步傳輸?shù)牟煌虞d波間隔和CP類(lèi)型的性能。具有固定MCS(64QAM,3/4)的同步傳輸?shù)姆抡娼Y(jié)果如圖2所示。從結(jié)果可以看出,在長(zhǎng)延遲擴(kuò)展信道中,使用ECP的大子載波間隔性能優(yōu)于NCP。

更長(zhǎng)的CP可以幫助放寬上行同步要求,并覆蓋UE 上行信號(hào)的更大區(qū)域。例如,在LTE中,用于前導(dǎo)碼的CP長(zhǎng)度優(yōu)選長(zhǎng)于往返延遲(RTD:round trip delay)和信道延遲擴(kuò)展的總和,以允許整個(gè)小區(qū)的同步上行傳輸。類(lèi)似地,對(duì)于NR,可以使用更長(zhǎng)的CP來(lái)簡(jiǎn)化小分組的上行同步傳輸,這可以通過(guò)利用下行同步定時(shí)和無(wú)TA方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,更長(zhǎng)的CP可以幫助覆蓋上行信號(hào)的更大區(qū)域,例如用于跟蹤UE位置的跟蹤信號(hào),確定長(zhǎng)期TRP-UE關(guān)聯(lián),并且還用于網(wǎng)絡(luò)在必要時(shí)提供TA調(diào)整。
鏈路級(jí)模擬用于評(píng)估不同子載波間隔和CP類(lèi)型的性能,以便在大規(guī)模連接的城市覆蓋范圍內(nèi)使用無(wú)TA方案同步傳輸小數(shù)據(jù)包。采樣窗口根據(jù)UE靠近eNB的定時(shí)進(jìn)行配置,圖3評(píng)估了小區(qū)邊緣的UE吞吐量。從結(jié)果可以看出,使用ECP的15 kHz明顯優(yōu)于NCP。

為了允許接入U(xiǎn)E僅依賴(lài)下行同步的無(wú)授權(quán)傳輸,系統(tǒng)必須容忍由往返延遲(RTD)引起并反映在由UE發(fā)送的上行鏈路信號(hào)中的符號(hào)定時(shí)的失準(zhǔn)。這在支持移動(dòng)性的場(chǎng)景中尤其適用,因?yàn)樵贚TE中,通過(guò)定時(shí)提前(TA)調(diào)整來(lái)補(bǔ)償定時(shí)偏移的RTD的頻繁估計(jì)對(duì)于具有不頻繁和短包業(yè)務(wù)的設(shè)備來(lái)說(shuō)將很快變得過(guò)于昂貴(就信令開(kāi)銷(xiāo)和功耗而言)。事實(shí)上,多虧了CP,系統(tǒng)可以支持多達(dá)CP長(zhǎng)度減去預(yù)期信道延遲擴(kuò)展量的定時(shí)偏移。最大定時(shí)偏移量,源于不同UE的上行信號(hào)之間的Dt可以發(fā)生在小區(qū)中心和小區(qū)邊緣UE之間;然后Dt等于小區(qū)邊緣用戶(hù)的RTD延遲,即。Dt=2d/c,其中d為小區(qū)邊緣UE到BS的距離(即小區(qū)半徑),c為光速。
特定CP支持的最大小區(qū)大小的上限可以通過(guò)設(shè)置Dt等于CP長(zhǎng)度,求解小區(qū)半徑d,即d=cDt/2。也就是說(shuō),我們忽略了預(yù)期的信道延遲擴(kuò)展。在這種情況下,我們可以獲得numerology 設(shè)置的最大小區(qū)大小的上限。當(dāng)考慮信道延遲擴(kuò)展時(shí),實(shí)際上需要更多的CP空間或縮短特定CP支持的小區(qū)半徑。在這種情況下,我們可以假設(shè)在城市、郊區(qū)和農(nóng)村環(huán)境中,在900MHz頻帶附近測(cè)量的最大均方根延遲約為2us,因此,具有預(yù)期延遲擴(kuò)展的numerology 設(shè)置的最大小區(qū)大小的上界在表1的最后一行中給出。
