什么場景可以使用靈活 numerologies
TR 38.913中定義了廣泛的服務(wù),包括eMBB、mMTC、URLLC、多媒體廣播/多播服務(wù)、定位服務(wù)、關(guān)鍵通信服務(wù)。此外,不同的服務(wù)可能具有不同的關(guān)鍵性能指標(biāo):
eMBB:小區(qū)/傳輸點/TRP頻譜效率、覆蓋率、用戶體驗數(shù)據(jù)速率等
mMTC:覆蓋范圍、連接密度、UE電池壽命等
URLLC:超低時延、超高可靠性等
除了廣泛的服務(wù)范圍外,TR38.913定義了不同的部署場景,包括室內(nèi)熱點、一般城區(qū)、密集城區(qū)、農(nóng)村、高速列車、大規(guī)模連接的城市覆蓋、V2X等。不同的部署方案具有不同的屬性,如ISD、UE速度、信道特性等。
不同的部署場景可以考慮合適的頻譜。NR將考慮100GHz的頻率范圍。
對于低于6 GHz的許可頻譜,除了已經(jīng)分配的頻帶外,頻譜的主要考慮因素是3.5 GHz C-Band,該頻帶可能具有大約400至800 MHz的連續(xù)頻譜。
對于低于6GHz的無授權(quán)頻譜,主要是5.8GHz頻譜,包含超過200MHz的連續(xù)頻譜。Wi-Fi和LAA可以利用5.8GHz無許可頻譜。
對于6GHz以上的高頻頻譜,較大的頻譜塊可用于更高的頻率。60GHz的無許可頻帶已在全球范圍內(nèi)可用,帶寬通常在千兆赫茲范圍內(nèi)。其他頻段可能在稍后可用于許可或非許可使用,可能至少有幾百兆赫帶寬。
基于以上描述,可以看到5G在連續(xù)頻譜上有大量的頻帶需要考慮。連續(xù)頻譜的帶寬在高頻下尤其大。
OFDM?numerology 技術(shù)是基于OFDM的系統(tǒng)設(shè)計的基本參數(shù),主要包括子載波間距、循環(huán)前綴長度、TTI長度和系統(tǒng)帶寬。
TR38.913第10.2節(jié)要求“支持廣泛的服務(wù),這意味著系統(tǒng)本身應(yīng)具有足夠的靈活性,以滿足一系列現(xiàn)有和未來(目前未知)服務(wù)的連接性要求,并可高效地部署在單個連續(xù)頻譜塊上?!氨竟?jié)簡要分析了numerology 對廣泛服務(wù)支持的影響。
對于eMBB,由于15kHz子載波間隔的LTE?numerology 在6GHz以下工作,因此這里將其用作eMBB示例,以更好地理解。
對于mMTC,numerology 可能不同于eMBB,正如在LTE中的NB-IOT WI中所討論的那樣,其中廣泛分析了numerology 影響。上行鏈路支持3.75kHz和15kHz的兩個可選子載波間隔。正如評估所證實的,考慮到相同的覆蓋增強,窄帶傳輸可以提供更高的容量。需要進(jìn)一步研究和評估5G mMTC的numerology 。
對于URLLC,用戶面時延要求低至0.5ms,而對于eMBB則為4ms??s短TTI是減少時延的首選。給出了通過將eMBB子載波間隔作為基線來實現(xiàn)較短TTI長度的兩個示例。選項1是保持子載波間距并減少一個TTI中OFDM符號的數(shù)量,選項2是使用與選項1相同的TTI長度的更多OFDM符號來增加子載波間距。需要對5G URLLC的這兩個選項進(jìn)行進(jìn)一步分析和評估。
對于使用MBSFN傳輸?shù)膹V播,來自相鄰小區(qū)的信號具有不同的到達(dá)時間,并且來自不同小區(qū)的路徑被視為一組組合路徑,其時延擴展大于來自單個小區(qū)的正常eMBB。具有較長CP的OFDM?numerology 技術(shù)可以提供更好的延遲擴展保護。此外,即使對于具有不同ISD的不同eMBMS部署,也可以進(jìn)一步考慮不同的算法來優(yōu)化頻譜效率。
基于上述討論,一種numerology 可能無法有效地支持廣泛的服務(wù),5G新的無線框架應(yīng)可配置為不同的OFDM?numerology 集(子載波間距、循環(huán)前綴長度、TTI長度)。

支持多個服務(wù)的多個numerology 的一種方法是FDM方式,如圖1所示。盡管不同分子之間的TDM是一種節(jié)能選項,但使用FDM方法的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
更容易支持具有不同時延要求的服務(wù)
更有效地支持具有不同帶寬需求的服務(wù),例如eMBMS服務(wù)和非eMBMS業(yè)務(wù)之間的FDM。特別是考慮到可以為新無線定義更寬的系統(tǒng)帶寬。
與5G中較新版本中引入的服務(wù)向前兼容,例如,引入的服務(wù)可能不會影響傳統(tǒng)服務(wù)。
允許新無線實施頻率ICIC。
即使使用FDM,也可以通過關(guān)閉一些TTI來實現(xiàn)節(jié)能。
對于numerology 設(shè)計,應(yīng)考慮載波頻率、信道特性、站點間距離、UE速度和可能的傳輸方案等屬性。對于圖2所示的具有不同屬性的不同部署場景,numerology 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下:
子載波間距:對于不同載波頻率下的不同UE速度,選擇子載波間距候選以最小化多普勒頻率擴展的影響。
CP長度:選擇CP長度以最小化延遲擴展的影響。
對于不同的ISD和傳播條件/信道模型,延遲擴展是不同的。
與單站點傳輸方案相比,多站點傳輸方案可能會從接收機的角度引入額外的延遲擴展。
TTI長度:TTI長度的設(shè)計應(yīng)滿足時延要求。此外,TTI長度設(shè)計應(yīng)考慮總體性能,包括反饋周期、對TCP協(xié)議的快速適應(yīng)和系統(tǒng)開銷,例如參考信號和控制信令。

基于上述描述,如圖3所示,5G的連續(xù)頻譜上有大量頻帶需要考慮。這里給出了一些設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):
應(yīng)考慮實施成本和復(fù)雜性。對于LTE傳統(tǒng)子載波間隔,對于可能為5G新無線定義的更寬帶寬,所需的FFT大小和具有RE或RB級別粒度的頻率處理會相應(yīng)增長,這最終可能會達(dá)到實現(xiàn)成本和復(fù)雜性變得不可接受的程度。
除了部署場景之外,還應(yīng)考慮頻譜特定問題。對于高頻numerology 設(shè)計,信道模型、相位噪聲和功率效率的分析已有相關(guān)文章。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計并為所有潛在可用頻譜提供統(tǒng)一的空口,可擴展子載波間距和TTI長度可以作為進(jìn)一步分析和評估的起點。

為了使多個numerology 在一個載波中有效地復(fù)用多種服務(wù)和不同部署場景,直接使用可擴展的子載波間距來減少多個numerology 之間的干擾,因為sinc函數(shù)的特性?!翱煽s放”意味著子載波間隔增加或減少了多次。例如,在時域中,可縮放的numerology 有助于不同numerology 之間在TDD保護期間的符號對齊。
從LTE和5G共存的角度來看,運營商可能需要在相鄰頻譜或甚至同一頻帶內(nèi)部署LTE和5G,如圖4所示。LTE?numerology 技術(shù)可以作為5G可擴展numerology 技術(shù)的起點。

基于上述分析和上文的初步模擬結(jié)果,總結(jié)了表1中的numerology 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。使用15kHz、正常CP和1ms TTI的LTE?numerology 作為基線。

上表給出了進(jìn)一步評估和向下選擇的numerology 范圍。從評估的角度來看,子載波間距、循環(huán)前綴長度和TTI長度的OFDM算法密切相關(guān)。表2中給出了sub 6GHz情況下的numerology 示例。
