子载波间隔

1. 子载波间隔(SCS)?

载波是通信系统里的频域资源概念,子载波可以认为是可独立调制的一小段频域资源,一般来说载波>子载波。一个子信道有一个或者多个子载波,子载波就是一个个载波,比如100MHz带宽里,假设15KHz是一个子载波,这里边有很多个子载波。

(这里子载波数并不是100M/15K。例如,小区带宽配置为20MHz,对应的RB[资源块]为100个,子载波数就是1200个,15KHz的子载波间隔,传输带宽就是1200*15KHz = 18M,实际上小于20M带宽。那么剩余的2M带宽去哪了呢?剩下的2M带宽分布在两边,起保护作用,也就是保护带宽。)

2. 4G5G SCS有什么不同?

4G采用固定子载波间隔15kHz;对于LTE,其主要应用场景为3GHz以下的载波频率,用以支持室外宏站的部署。

5G采用\Delta f = 2^{^{u}}\times 15kHz,(其中u = 0,1,2,3,4),5G需要面对更多的场景,单一载波配置无法满足各类场景,如大规模物联网、低时延等。

3.  如何根据子载波间隔计算时隙slot

根据公式T = 1/f,可知随着u变化,f发生变化,T也发生变化,相应的CP也成比例变化。即随子载波间隔的增大,时隙会变短。

子载波间隔为15kHz时,符号长度为1/15kHz = 66.7us,1个时隙共有14个符号+14CP(CP为循环前缀),因此时隙长度为1ms;

  子载波间隔为30kHz时,符号长度为1/30khz,时隙长度为0.5ms; 如果子载波间隔为120kHz,每个时隙为0.125ms。 

4. 为什么子载波间隔的下限是15kHz,上限是240kHz

简单来说,是由网络共存的需求,多径效应,循环前缀CP,多普勒效应和相位噪声决定的。下限是由多普勒频移决定的;上限是由循环前缀CP决定的。

        (1) 共存问题

共存问题对NR非常重要,对于频谱受限的运营商而言,15kHz允许LTE和NR工作在相同的视频资源上。其次运营商是用来NB-IOT或者eMTC技术去支持机器类通信,这类终端类服务器服务时间很长,通常超过10年。

        (2) 多径效应和CP长度

多径效应引起相同数据抵达接收端时间不一致,引起符号载波间的干扰,通过插入CP来解决,因而CP的长度由最大多径时延决定。随着u增大,T变小,相应的CP也成比例减小,导致对抗多径时延能力减小,小区覆盖半径也跟着减小。

        (3) 多普勒效应和相位噪声

多普勒效应是指发送端和接收端存在相对位置的偏移会产生频率失真即多普勒频移。与LTE系统相类似,如果频率偏移的大小不到子载波间隔的5%,就不会对NR系统产生无法容忍的影响。例如一个使用3.5GHz载频的NR终端的移动速度是350公里/小时,产生的多普勒频移大约是1134Hz。1134Hz是15kHz的7.56%,是30kHz的3.78%,所以对于高铁这样的高速场景,载波间隔也要至少是30kHz

5. 针对不同场景选择不同子载波间隔。

(1)时延场景。子载波间隔越大,对应时隙越短,可以支持实验敏感型业务。

(2)移动场景。不同的移动速度,产生的多普勒频偏不同。速度越快多普勒频偏越大。因此增大子载波间隔,可以提升系统对频偏的鲁棒性。

(3)覆盖场景。子载波间隔越小,对应CP长度越大,支持的小区覆盖半径也就越大。

(4)高频应用场景。主要应用于热点区域,子载波间隔越大,越能对抗系统产生的相位噪声。

(5)大连接场景。子载波间隔越小,子载波数目越多,覆盖范围越广,支持的接入数越多。

 

 

<think>嗯,用户想知道5G NR中PRACH信道的载波间隔配置。首先,我需要回忆一下PRACH的基本概念。PRACH是物理随机接入信道,用于UE发起随机接入过程,比如初始接入或上行同步。载波间隔是OFDM系统中的重要参数,影响符号长度和带宽。 根据3GPP规范38.211,PRACH的配置涉及不同的numerology,也就是不同的载波间隔。记得NR支持多种SCS,比如15kHz30kHz、60kHz等,但PRACH的SCS可能有特定的限制。需要查阅相关章节,特别是PRACH配置表。 然后想到PRACH格式,不同的格式对应不同的应用场景,比如覆盖范围、移动速度等。每种格式可能有对应的SCS,比如格式0的SCS是1.25kHz或5kHz,而格式B4的SCS可能是240kHz。这点需要注意,可能用户混淆了PRACH格式和SCS配置。 还要考虑频段和FR(Frequency Range)的影响,FR1(Sub-6GHz)和FR2(毫米波)的SCS配置不同。例如,FR1可能使用15或30kHz,而FR2可能更高,如60或120kHz。但PRACH的具体配置可能根据频段和参数集有所不同。 另外,PRACH的SCS配置可能通过高层参数prach-SubcarrierSpacing指定,取值包括15、30、60、120kHz等。需要结合38.331中的RRC参数说明,确认配置方式。 还要注意SSB和PRACH的SCS之间的关联,比如同步信号块的SCS可能与PRACH的不同,但需要满足一定的映射关系,以确保UE正确检测和发送随机接入前导。 可能需要引用规范中的表格,比如Table 6.3.3.1-1 in 38.211,里面列出了PRACH配置索引对应的SCS和其他参数。不同的配置索引对应不同的格式和SCS,用户需要根据具体场景选择。 最后,总结PRACH SCS的配置方式,强调其灵活性和与频段、应用场景的适配性,同时指出需要参考协议表格和参数设置。</think>关于5G NR中PRACH(物理随机接入信道)的载波间隔配置,其参数设置需遵循3GPP 38.211规范,具体规则如下: ### 一、PRACH载波间隔基本配置 1. **数值集定义** PRACH载波间隔(SCS)支持以下配置: $$ \mu_{prach} \in \{0,1,2,3\} \quad \Rightarrow \quad \Delta f_{RA} = 15 \times 2^{\mu_{prach}} \, \text{kHz} $$ 对应实际值可为$15$ kHz、$30$ kHz、$60$ kHz、$120$ kHz[^1]。 2. **频段关联性** - **FR1(Sub-6 GHz)**:支持$15$ kHz和$30$ kHz - **FR2(毫米波)**:支持$60$ kHz和$120$ kHz[^2] ### 二、配置关联参数 | PRACH格式族 | 适用SCS范围 | 典型应用场景 | |------------|------------|-------------| | 长前导序列(LRA=839) | $1.25$ kHz或$5$ kHz | 广覆盖场景 | | 短前导序列(LRA=139) | $15$ kHz至$120$ kHz | 高频/低时延场景[^3] | ### 三、关键配置流程 1. **高层参数配置** 通过RRC信令`prach-ConfigurationIndex`选择预定义配置索引,该索引映射到38.211 Table 6.3.3.1-1中的具体参数组合。 2. **频域位置计算** PRB偏移量计算需考虑: $$ n_{RA}^{PRB} = \lfloor \frac{N_{RB}^{UL} \times \Delta f_{UL}}{\Delta f_{RA}} \times \frac{n_{PRB}^{offset}}{N_{sc}^{RB}} \rfloor $$ 其中$\Delta f_{UL}$为上行SCS,$N_{sc}^{RB}=12$为每RB载波数。 ### 四、典型配置示例 ```plaintext 配置索引: 16 对应参数: - PRACH格式: A1 - SCS: 15 kHz - 时域位置: 每20ms出现一次 - 序列长度: 139 ```
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