频谱利用 | 带你读《5G 空口设计与实践进阶 》之二十

NR 空口资源综述

3.3 频域结构

3.3.2 频谱利用

NR 单载波最大支持 275 个 RB,即 3300 个子载波。这相应也约束了不同Numerology 下 NR 的最大工作带宽。例如,在 15/30/60/120 kHz 的子载波间隔下,NR 的最大工作带宽分别为50/100/200/400 MHz。
NR 须通过合理设置保护带宽来降低误差矢量幅度、抑制相邻频道泄漏,如图 3-23 所示。保护带宽 WGuard 由式(3-14)给出。

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式(3-14)中,BWchannel 为信道带宽,NRB 为最大 RB 数,Δf 为子载波间隔。

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此外,为了保证合理的频谱利用率,NR 单载波最小需要包含 11 个 RB。在不同 Numerology 下,NR 支持的系统带宽配置及可用 RB 数见表 3-8。

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由表 3-8 可以测算,在除了 NRB≤25 以外的大多数情况下,NR 的频谱利用率均高达 90%以上,最高可达到 98.28%。以 BWchannel=100 MHz,且 SCS=30 kHz为例,其频谱利用率η的计算公式为

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代入可得η=98.28%,此时 NR 的频谱利用率最高。而当 NRB≤25,以BWchannel=5 MHz,且 SCS=30 kHz 为例,此时其频谱利用率仅为 79.2%。也正因此,NR 单载波支持的最小 RB 数不宜更小。表 3-9 和表 3-10 分别给出了 FR1和 FR2 下,不同 SCS 及不同传输带宽配置下对应系统所支持的 RB 数。

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表 3-11 和表 3-12 则给出了 FR1 和 FR2 下,不同 SCS 及不同传输带宽配置下对应系统所需的最小保护带宽。

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需要明确的是,如果选择用于 SS/PBCH 的 Numerology,此时,系统要求的最小 RB 数是 20。这是由于 SS/PBCH 在频域上占用了 240 个子载波,折合20 个 RB。
个 RB。
此外,如果在同一信道带宽中复用多种 Numerology,载波每一侧的最小保护带宽应由其邻近的 Numerology 确定,如图 3-24 所示。也就是说,载波两侧的保护带宽可以是非对称的。

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唯一例外的是,对于 FR1,如果 UE 信道带宽大于 50 MHz,则 SCS 为 15 kHz的 Numerology 邻近的保护带宽应与 SCS 为 30 kHz 的 Numerology 所定义的保护带宽保持一致;对于 FR2,如果 UE 信道带宽大于 200 MHz,则 SCS 为 60 kHz的 Numerology 邻近的保护带宽应与 SCS 为 120 kHz 的 Numerology 所定义的保护带宽保持一致。
综合上述讨论,相对 LTE,NR 避免了载波之间出现宽保护带宽,整体提升了频谱利用率。这有助于减少信道开销,并允许比 LTE 聚合载波更快的负载平衡。图 3-25 对 5 个连续的 20 MHz LTE 聚合载波与单个 100 MHz NR 载波进行了对比。显然,相对于 LTE 90%的频率利用率,NR 的利用率最高可提升至98%左右。

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3.3.3 部分带宽

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