为什么C波段频谱对5G很重要？

​1．前言

同步是通信系统最关键的功能之一。然而，在5g的环境中，特别是对于上行链路和下行链路传输在同一频率上的时分双工（tdd），干扰的可能性要大得多。因此，我们看到了tdd-lte和5g-nr对定时和同步的更严格的要求。

2．频谱的利弊权衡

并非所有的无线电频谱都具有相同的性能。比如说1ghz以下提供了最佳的覆盖面，但是，可用的低频段频谱数量有限。频率范围frequency range 2（fr2），即大于6ghz提供了大量的频谱，带宽非常宽（高达400mhz），但覆盖范围有限。

事实上，它是一个极好的无线信道，具有千兆吞吐量，但覆盖范围仅限于数百英尺。c波段频谱是frequency range 1（fr1）的一部分，也称为中间频谱，它在覆盖率和高吞吐量之间提供了一个很好的折衷方案。作为3gpp release 15的一部分，确定了三个波段n77、n78和n79，用于c波段的5g操作，其潜在服务带宽高达100mhz。见表1。

表1-c波段频谱

凭借100mhz的带宽，c波段可以真正实现5g的增强移动宽带（embb）用例。需要注意的是，c波段只提供时分双工（tdd）。tdd通过半双工通信链路提供全双工通信信道。这意味着发射机和接收机使用相同的频率，但通过使用同步的时间间隔在不同的时间发送和接收业务。数字信号处理和硬件计算速度的进步允许tdd操作，但它确实带来了一些挑战。让我们回顾一下tdd的优点以及一些定时和同步要求，以确保它能够提供与频分双工（fdd）类似的射频服务质量。

从频谱效率的角度来看，tdd更具吸引力的选择，因为它只需要一个不成对的频谱来进行操作，考虑到频率资源的稀缺性，这是有益的。此外，由于信道互易性，依赖于上行链路中的信道状态信息（csi）测量的物理层特征（例如大规模mimo、波束形成和预编码），tdd会更加健壮。本文由【通信百科】公众号整理发布

tdd在带来频谱效率的同时，也带来了一个关键的挑战：定时和同步。由于下行（dl）和上行ul共享相同的频谱，因此需要对tdd系统施加严格的定时限制以避免干扰。本文由【通信百科】公众号整理发布

3．tdd时隙格式

与lte一样，5g无线帧的固定持续时间为10ms，每个无线帧包含10个子帧。它与lte的不同之处在于，在5g-nr中，时隙和符号持续时间取决于其数量。见图1。

　　图1-5g nr时隙与子载波间隔的关系

随着子载波间隔的改变，每个子帧的时隙和符号的数量也随之改变。例如，15khz有一个持续时间为1ms的子帧，该子帧等于一个带14个符号的时隙。对于30khz子载波间隔，一个子帧等于2个时隙，每个时隙的持续时间为0.5ms，28个符号，依此类推（对于正常循环前缀）。

对于不同类型的服务，例如，超可靠低延迟通信（urllc）与embb，服务提供商可以决定使用不同的时隙和帧配置。3gpp 38.213的发行15版本定义了56个时隙格式（表2），每个时隙格式都是一个时隙期间down下行链路/flexbile/uplink上行链路符号的预定义模式。下表可提供快速参考。

　　表2-普通循环前缀的时隙格式

这些格式允许在5g node b（gnb）上支持灵活的应用，例如，具有ul部分的dl重流量可以实现format 28。

　　图2-具有非同步时隙格式的两个网络

当然如果两个提供不同类型服务的网络相邻，这也会带来挑战。即使它们在时间上是同步的，但是它们的时隙格式不同步，也会产生干扰。