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[Dans la 5G] Ressources du domaine de fréquence 5G-2

publié il y a  2021-6-18 22:33:05 227 0 1 0 0

Dans la section précédente, nous avons présenté la division du spectre et des bandes 5G, le mode duplex et les bandes 5G NR.


Les étudiants intéressés peuvent cliquer sur ce lien : https://forum.huawei.com/enterprise/fr/dans-la-5g-ressources-du-domaine-de-fréquence-5g-1/thread/749047-100363

Dans ce chapitre, nous continuons avec les ressources du domaine fréquentiel 5G suivantes.

Concepts liés à la bande passante

Comme déjà mentionné dans le banding de la 5G, l'ensemble de la ressource spectrale est divisé en plusieurs bandes. Mais en fait, ces bandes sont définies en fonction de l'utilisation actuelle des ressources spectrales et de la planification future de chaque pays, nous constaterons donc que les gammes de fréquences de certaines bandes se chevaucheront même. Pour le système de communication sans fil, si le canal est considéré comme une autoroute, on espère certainement que la largeur de l'autoroute se conforme à une ou à un nombre limité de normes. La largeur de cette norme est ce que nous appelons souvent la bande passante du canal standard ou la bande passante de la porteuse.


La 5G NR, comme la LTE, ne dispose pas de toutes les ressources spectrales de la bande passante de canal standard pour la transmission de données. Une partie des ressources spectrales à gauche et à droite d'une bande passante standard sera divisée en bande de protection pour éviter les interférences provenant de l'extérieur de la bande passante du canal pendant la transmission de données. Les ressources spectrales réellement disponibles pour la transmission de données sont appelées bandes passantes de transmission. Par conséquent, l'utilisation du spectre pour une certaine bande passante standard peut être définie comme utilisation du spectre = bande passante de transmission maximale/bande passante standard. La relation entre la bande passante du canal, la bande passante de transmission et la bande passante de protection est illustrée à la Fig.

5G

Dans le système LTE, la bande passante de transmission maximale en pourcentage de la bande passante standard est fixe, c'est-à-dire 90 %, et cela signifie qu'un 10 % fixe de la taille de la bande passante standard sera utilisé pour la protection de la bande passante. En revanche, la modulation F-OFDM est utilisée dans la 5G NR, et pour différentes tailles de bande passante SCS et standard, le pourcentage de ressources spectrales maximales utilisées pour la transmission de données variera avec le SCS et la taille de bande passante standard. Le protocole 3GPP 38.104 définit les types de bande passante standard et leur pourcentage de bande passante de transmission maximale, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.


Taille de la bande passante du canal et partage de la bande passante de transmission pris en charge par FR1

CS (kHz)

5 MHz

10 MHz

15 MHz

20 MHz

25 MHz

30 MHz

40 MHz

50 MHz

60 MHz

70 MHz

80 MHz

90 MHz

100 MHz

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

N RB

15

25

52

79

106

133

160

216

270

N / A

N / A

N / A

N / A

N / A

90%

93,6%

94,8%

95,4%

95,8%

96%

97,2%

97,2%

N / A

N / A

N / A

N / A

N / A

30

11

24

38

51

65

78

106

133

162

189

217

245

273

79,2%

86,4%

91,2%

91,8%

93,6%

93,6%

95,4%

95,8%

97,2%

97,2%

97,7%

98%

98,3%

60

N / A

11

18

24

31

38

51

65

79

93

107

121

135

N / A

79,2%

86,4%

86,4%

89,3 %

91,2%

91,8%

93,6%

94,8%

95,7%

96,3%

96,8%

97,2%


Taille de bande passante de canal et partage de bande passante de transmission pris en charge par FR2

SCS (kHz)

50 MHz

100 MHz

200 MHz

400 MHz

N RB

N RB

N RB

N RB

60

66

132

264

N / A

95%

95%

95%

N / A

120

32

66

132

264

92,2%

95%

95%

95%


Comme on peut le voir dans le tableau ci-dessus.

  • Par rapport au LTE, la 5G NR supprime la définition standard de la bande passante inférieure à 5 MHz.

  • Plus le SCS est petit, plus l'utilisation du spectre sera élevée.

  • Plus la bande passante du canal est grande, plus l'utilisation du spectre sera élevée.

  • Les bandes passantes standard de 50 MHz et 100 MHz sont prises en charge par FR1 et FR2.

De plus, les lecteurs familiarisés avec le 3GPP peuvent constater que lorsque le protocole réel définit certains paramètres impliquant le nombre de RB, la valeur maximale est généralement de 275 au lieu du nombre maximal de RB dans le tableau, qui est de 273. Par conséquent, nous pouvons simplement comprendre que 275 RB est une valeur idéale pour l'objectif de conception, tandis que le RB maximum de chaque SCS dans le tableau ci-dessus est une valeur réaliste basée sur la situation réelle.

Raster de canal et raster de synchronisation

5G NR est le même que LTE, le premier signal reçu par l'UE à la mise sous tension est le PSS et le SSS de la cellule, réalisant ainsi une synchronisation temporelle en liaison descendante avec la cellule. Et en LTE, puisqu'il est stipulé que PSS et SSS sont toujours situés au centre de la porteuse, un terminal LTE qui trouve PSS/SSS, c'est-à-dire connaît également la fréquence centrale de la porteuse. En fait, on peut penser que tous les points de fréquence ne peuvent pas être utilisés comme fréquence centrale de porteuse de la cellule, et la fréquence centrale de porteuse de la cellule peut être utilisée comme fréquence centrale de porteuse de la cellule. L'intervalle de fréquence minimum qui peut être défini est également appelé Channel Raster, et la taille de l'intervalle de fréquence minimum est de 100 kHz en LTE.

Diagramme de raster de canal


5G


Le concept de Channel Raster en 5G NR est le même que celui de LTE, mais l'intervalle de fréquence minimum sera inférieur à 100 kHz dans certaines bandes de fréquences. Il en résulte un temps de recherche plus long et des exigences de performances plus élevées pour le terminal. Par conséquent, afin de rechercher la cellule PSS et SSS plus rapidement, la 5G NR adopte une approche différente de la LTE, où SSB (PSS+SSS+PBCH) n'est plus au centre de la porteuse, et il y a un ensemble limité d'emplacements possibles dans chaque bande, également appelée trame de synchronisation, et l'UE effectue une recherche SSB dans ces emplacements possibles clairsemés et spécifiques. L'UE effectue une recherche SSB à ces emplacements possibles clairsemés et spécifiques. Similaire à la compréhension de Channel Raster, Synchronization Raster peut être considéré comme l'intervalle de fréquence minimum du point de fréquence centrale de SSB.


La position de PSS et SSS dans LTE et 5G NR dans le transporteur est illustrée à la Fig.

5G

Synchronization Raster divise une bande passante porteuse en un nombre fini d'emplacements où les SSB peuvent être déployés, et le 3GPP numérote tous les points de fréquence centrale SSB possibles sur le spectre NR, appelé GSCN (Global Synchronization Channel Number). La relation de conversion entre le point de fréquence centrale de la BLU et le GSCN est donnée dans les protocoles 3GPP 38.101-1 et 3GPP 38.101-2, comme indiqué dans le tableau suivant.

Gamme de fréquences

SS Position de fréquence du bloc SS REF

GSCN

Gamme de GSCN

0 – 3000 MHz

N * 1200 kHz + M * 50 kHz,

N=1:2499, M {1,3,5} (Note 1)

3N + (M-3)/2

2 – 7498

3000 – 24250 MHz

3000 MHz + N * 1,44 MHz

N = 0:14756

7499 + N

7499 – 22255

24250 – 100000 MHz

24250,08 MHz + N * 17,28 MHz,

N = 0:4383

22256 + N

22256 – 26639

REMARQUE 1 : La valeur par défaut pour les bandes de fonctionnement avec lesquelles seules les trames de canaux espacés SCS sont prises en charge est M=3.

Comme le montre le tableau, plus la plage de fréquences est élevée, plus la valeur du raster de synchronisation est grande, et dans la plage de fréquences de 24 250 à 100 000 MHz, l'intervalle de fréquence minimum du point de fréquence centrale SSB est de 17,28 MHz. en effet, dans la plage haute fréquence, la 5G NR peut déployer une plus grande bande passante de canal. C'est parce que dans la plage haute fréquence, la 5G NR peut déployer des cellules avec des bandes passantes de canal plus larges. peut rechercher des SSB rapidement.


Synchronization Raster pose un problème : la valeur de Synchronization Raster n'est pas nécessairement un multiple entier de la bande passante du CRB, de sorte que la sous-porteuse à la position de départ de la BLU de recherche aveugle dans le domaine fréquentiel n'est pas nécessairement alignée avec la limite du CRB dans le domaine des données, comme le montre la figure. Par conséquent, l'UE a également besoin de connaître ce décalage à l'accès initial, qui est diffusé à l'UE par la cellule NR dans la MIB. Le 3GPP utilise KSSB pour représenter ce décalage (KSSB a d'autres rôles, qui peuvent être décrits dans le protocole 3GPP 38.213), de sorte que l'UE peut obtenir les informations d'emplacement du domaine fréquentiel sur le CRB à la position la plus basse chevauchant le SSB via KSSB Le point de fréquence de sous-porteuse 0 sur ce CRB. Ce point de fréquence aussi appelé point de référence,

5G

Et la définition de la plage de valeurs K SSB dans 3GPP 38.211 est toujours différente dans différentes plages de fréquences, donc le calcul du point de référence correspondant est le suivant.

  • Pour FR1, le K SSB sera fixé en 15 kHz SCS et prendra la plage de valeurs de 0~23.

    Fréquence du point de référence = fréquence de la porteuse la plus basse du BLU - K BLU * 15kHz


  • Pour FR2, K SSB sera en unités de SCS sur le domaine de données, et la plage de valeurs est de 0 à 11.

    Fréquence du point de référence = fréquence de la porteuse la plus basse SSB - K SSB * subCarrierSpacingCommon

Noter:

Dans le scénario de mise en réseau NSA, l'UE peut également obtenir des informations SSB directement via le NR-ARFCN

Présentation de BWP

En LTE, il est nécessaire que la bande passante de transmission côté UE et la bande passante de transmission configurée côté eNodeB soient identiques. Et en 5G NR, le protocole 3GPP spécifie que le système peut prendre en charge une plus grande bande passante de transmission. Cependant, en raison de la diversité des services 5G, du point de vue de l'UE, certains services spécifiques à un UE peuvent ne pas nécessiter une plus grande bande passante de transmission, tandis que la prise en charge d'une plus grande bande passante de transmission signifie également des coûts de terminal plus élevés, de sorte que le protocole 3GPP propose le concept de BWP (Partie de bande passante) pour la 5G NR.


Le BWP est une ressource spectrale continue allouée à l'UE côté réseau, et l'UE transmet des données sur le BWP, qui peuvent être inférieures à la bande passante de transmission maximale côté réseau, permettant ainsi une allocation flexible de la bande passante de transmission côté réseau et du côté de l'UE. Il convient de noter que BWP est un concept de niveau UE, c'est-à-dire que différents UE peuvent configurer différents BWP. Les UE n'ont pas besoin de connaître la bande passante de transmission de gNodeB, mais ont seulement besoin de connaître les informations BWP qui leur sont configurées par gNodeB.


Scénarios d'application de BWP

Les scénarios d'application de BWP sont les suivants.

  • Scénario n° 1 : Il est appliqué aux UE à faible bande passante pour accéder à des réseaux à large bande passante, ce qui peut réduire le coût des UE.

  • Scénario n° 2 : l'UE bascule entre les grands et les petits BWP pour obtenir un effet d'économie d'énergie.

  • Scénario n°3 : un BWP ne peut correspondre qu'à une seule numérologie, mais pour différents BWP, différentes numérologies peuvent être configurées pour transporter différents services

5G


Classification des BWP

Pour l'état d'accès de l'UE, le BWP de l'UE peut être classé comme BWP initial et BWP dédié. où.

  • Le BWP initial est principalement utilisé pour la transmission de données lorsque l'UE est dans l'état d'accès initial.

  • Le BWP dédié est principalement utilisé pour la transmission de données une fois que l'UE est dans l'état de connexion RRC.


En termes de sens de transmission, le BWP de l'UE (y compris le BWP initial et le BWP dédié) peut être divisé en DL BWP et UL BWP, qui sont utilisés pour la transmission de données dans les directions descendante et montante respectivement.

Le protocole 3GPP 38.211 spécifie qu'un UE peut être configuré avec quatre BWP dédiés différents, mais un seul d'entre eux peut être activé en tant que BWP actif. Lorsque ce temporisateur expire, gNodeB basculera le BWP de l'UE vers un BWP par défaut (s'il est défini dans la configuration) ou un BWP initial, comme indiqué dans la figure ci-dessous. Le BWP actif et le BWP par défaut sont tous deux des BWP dédiés.

5G

Actuellement, les produits Huawei ne prennent en charge que jusqu'à 2 BWP dédiés différents, dont l'un est appelé Full Bandwidth BWP, c'est-à-dire que la bande passante de ce BWP est la bande passante de transmission de l'ensemble de l'onde porteuse. L'autre BWP est appelé Power Saving BWP, qui nécessite que les fonctionnalités d'économie d'énergie du terminal soient effectives avant qu'il ne soit configuré sur l'UE, et n'est pris en charge que dans la bande TDD de FR1.

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