5G選擇使用OFDM波形的作用分析

還是那句話，新的波形在有效性方面，需實現(xiàn)單個連續(xù)頻譜塊上的多種服務（eMBB、mMTC和URLLC服務），并以類似方式支持各種用戶速度。

不同的服務需求、用戶速度和部署方案可能會導致不同的“最佳”算法。因此，需要5G波形設計來支持不同的numerology（包括不同的CP長度、子載波間距和TTI），并使不同的numerology在單個連續(xù)頻譜塊上有效共存。此外，對于低成本設備，優(yōu)選地需要新波形來支持具有一定程度放松同步的異步接入傳輸。為了反映這三個基本要求，波形評估首選典型5G算法、它們的共存場景和異步上行傳輸場景。因此，在鏈路級仿真中，下行應同時考慮“單一numerology情況”和“混合numerology情況”，上行應考慮異步傳輸性能。

就評估范圍而言，5G波形評估需要一組具有代表性的numerology參數(shù)。尤其應考慮短CP和短TTI長度，因為所有新波形可能對這兩個因素敏感。

具體而言，圖1說明了這三個評估案例：

下行單numerology案例：表示一個載波的整個帶寬上只有一個numerology的情況。這個單一numerology案例的目的是評估新波形本身引起的自身固有符號間干擾（ISI：nter-Symbol-Interference）和載波間干擾（ICI：Inter-Carrier-Interference），以及各種numerology的系統(tǒng)保護帶開銷。

下行混合數(shù)字情況：它表示目標用戶（在其自己的子帶上）與相鄰子帶使用不同numerology。

1)在這種情況下，可以假設系統(tǒng)具有三個子帶。中間一個是針對目標用戶的，在“目標”子帶的兩側存在兩個相鄰的具有不同numerology的子帶。這種混合數(shù)字情況的目的是評估新波形對相鄰子帶干擾的魯棒性，并考慮在單個連續(xù)頻譜塊上有效共存的不同數(shù)字的要求，評估子帶間保護帶開銷

上行鏈路異步傳輸情況：表示目標用戶有兩個相鄰干擾UE，功率偏移不同。

1)在這種情況下，可以假設有三個UE。中間一個是目標UE，在“目標”UE的兩側存在兩個功率偏移不同的干擾UE。本上行異步傳輸案例的目的是評估新波形對上行非同步干擾的魯棒性，并考慮某些設備的TA放松/自由上行傳輸要求，評估UE間的保護頻帶開銷。

此外，對于下行鏈路，應結合波形設計考慮有助于提高頻譜效率的極具前景的技術，例如MIMO和高階調制（例如64QAM和256QAM）。而對于上行異步傳輸情況，中等MCS（如16QAM）和SISO是合理的評估配置。

建議使用用戶頻譜效率來評估波形設計，這是TRP（transmission and reception point）頻譜效率的簡化度量。在鏈路級仿真中，如果有1個TRP和1個目標UE，則推導如下

其中，X表示目標用戶正確接收的比特數(shù)，T是模擬時間，W是考慮到所需保護頻帶的帶寬。如下所述，上述等式對于單numerology案例和混合numerology案例進行了進一步詳細說明。

下行單numerology案例

? ? 在這種情況下，w=BWcarrier是一個載波的總帶寬（見圖1（a）），是在信號傳輸帶寬和時間上發(fā)生的典型衰落信道中正確接收的比特數(shù)。影響值的重要因素包括系統(tǒng)保護頻帶開銷、時域開銷和BLER。對于時域開銷，殘余尾是波形設計中的一個主要關注點。下面針對單個數(shù)字案例討論這些因素。 ?

·系統(tǒng)保護帶開銷

系統(tǒng)保護帶的目的是滿足3GPP規(guī)定的射頻帶外（OOB：out-of-band）泄漏要求，如圖1（a）所示。保護帶開銷計算應基于商定的基帶OOB要求假設，如圖1所示。建議將3GPP規(guī)定的RF頻譜掩碼加上裕度（如10dB）用作基帶OOB要求。余量的目的是補償射頻缺陷，包括DAC量化誤差、功率放大器的非線性和寬帶信號噪聲積累等。如圖1（a）所示，系統(tǒng)保護帶開銷由下式給出

其中Gsys是系統(tǒng)保護頻帶的帶寬。 ?

·剩余尾部長度

在大多數(shù)新波形中，濾波/加窗部署可能會引入殘余尾波。如圖2所示，這將在TDD系統(tǒng)的DL/UL交換點邊界處帶來潛在的額外時域開銷。如果尾部可以由TDD系統(tǒng)中的GP（保護期）容納（沒有性能降級），則不會帶來額外的開銷。在這種情況下，它可以計為0。對于FDD，如果尾部在相鄰子幀之間不引入額外的“GP”，它也不會引入額外的開銷。在這種情況下，尾部長度也可以計算為0。

? ·衰落信道中的BLER性能 該BLER用于計算信號傳輸帶寬內正確接收的比特數(shù)和系統(tǒng)帶寬上的時間，不包括系統(tǒng)保護頻帶開銷和時域開銷。它反映了各種波形對接收機性能的內在ISI/ICI影響，特別是考慮到信道多徑擴展（例如ETU信道）的影響。對于所有基于濾波/加窗的新波形，衰落信道中的ISI將比AWGN信道中的更大，因為具有豐富多徑擴展的端到端濾波器/窗口響應卷積將夸大固有的ISI。 ? ??

下行混合numerology案例

? ? 如圖1（b）所示，如果具有不同numerology的多個子帶將在單個連續(xù)頻譜塊上共存，將存在子帶間干擾，因為OFDM波形的正弦函數(shù)正交性無法在相鄰子帶間保持。而來自相鄰干擾子帶的干擾對于目標子帶邊緣的子載波尤其嚴重，如圖3所示?？紤]到用戶可能被安排在目標子帶內的邊緣PRB，了解其性能非常重要。因此，評估目標子帶邊緣的單個PRB的頻譜效率是合理的，如圖3所示。