5G通信协议相关

3GPP协议历程

4G：LTE（Release 8 到 Release 13）

3GPP Release 8（2008）：第一个 4G 标准，引入了 LTE（Long Term Evolution）。

3GPP Release 9（2009）：增强了 LTE 的功能。

3GPP Release 10（2011）：引入了 LTE-Advanced，满足 ITU 对 4G 的要求。

3GPP Release 11（2012）：进一步优化 LTE-Advanced。

3GPP Release 12（2014）：支持载波聚合、更高阶 MIMO 等。

3GPP Release 13（2016）：引入了 LTE-Advanced Pro。

特点：高速数据传输，支持高清视频流、低延迟应用。

5G：5G NR（Release 15 到 Release 18+）

3GPP Release 15（2018）：第一个 5G 标准，定义了 5G NR（New Radio）和非独立组网（NSA）架构。

3GPP Release 16（2020）：引入了 5G 独立组网（SA）架构，支持超低延迟和高可靠性应用（如工业物联网）。

3GPP Release 17（2022）：进一步扩展 5G 功能，支持更多频段和垂直行业应用。5G access via Satellite/Non-Terrestrial (NTN) link, Multi-(U)SIM, Messaging improvements, NR增强(1024QAM, Enhanced NR support for HST, FeMIMO, Power saving)

3GPP Release 18（2023年12月）：引入 5G-Advanced，进一步提升性能和效率。5G-Advanced, MIMO Evolution for Downlink and Uplink, AI/MI for NR, network energy savings, NR coverage enhancements

特点：超高速率、超低延迟、海量连接，支持增强移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）和大规模机器通信（mMTC）。

5G NR 协议规范表

https://blog.csdn.net/LTC_1234/article/details/142617054
分为四个大类：5G架构相关协议、5G新空口相关协议、无线接入网相关协议、终端相关协议

重点：38.211、

5G占用频段

在5G NR（New Radio）协议中，FR1和FR2是定义的两个主要频率范围：

• FR1 (Frequency Range 1)：这个频段也被称为sub-6GHz频段，因为它覆盖了从450 MHz到6 GHz的频率。FR1频段的特点是它包含了较低频率的波，这些波具有较好的传播特性，可以更远距离地传输并且更容易穿透建筑物和其他障碍物。因此，FR1适合于广泛的覆盖区域，包括农村地区以及城市环境中的大面积覆盖。

• FR2 (Frequency Range 2)：这个频段通常被称为毫米波（mmWave），它的频率范围是从24.25 GHz到52.6 GHz。FR2频段提供了极高的数据传输速率和非常低的延迟，但其信号传播距离较短，并且容易受到物理障碍的影响。因此，FR2更适合用于人口密集的城市中心、室内场所或特定的热点区域，如体育场馆、机场等地方。

FR1/sub-6GHz倾向于提供更广泛的服务覆盖，而FR2/mmWave则专注于高容量、高速度的数据传输。

采样频率、子载波间隔计算

---

传输参数集合配置

无线帧结构：

---

子载波、时隙与OFDM符号

在5G NR（New Radio）和4G LTE等现代无线通信系统中，子载波、时隙和OFDM符号是定义物理层数据传输的关键参数。它们之间的关系如下：

1. 子载波（Subcarrier）：

   • 子载波是OFDM（正交频分复用）技术中的基本频率单元。每个子载波携带一个调制符号，并且多个子载波一起组成一个OFDM符号。
   • 在5G NR中，标准的子载波间隔可以是15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz或240 kHz，具体取决于使用的场景和需求。例如，在FR1（sub-6GHz）频段，常见的子载波间隔为15 kHz或30 kHz，以平衡覆盖范围和容量；而在FR2（毫米波）频段，则可能使用更大的子载波间隔如120 kHz或240 kHz，以应对更高的路径损耗并简化同步和定时要求。
   • 较大的子载波间隔意味着每个OFDM符号的时间长度较短。这减少了符号间干扰的风险，尤其是在多径传播严重的环境中，可以允许更短的循环前缀（CP），从而提高频谱效率。因此，在高多普勒频移或快速移动场景下，较大的子载波间隔有助于维持信号质量。
   • 在相同的总带宽内，更大的子载波间隔会减少总的资源块数。
   • 较大的子载波间隔则产生较短的时隙。较短的时隙提供了更高的调度灵活性，使基站能够更快地响应变化的信道条件，并根据用户的需求动态分配资源，理论上可以提升整体吞吐量。
   • OFDM系统将整个带宽划分为多个正交的子载波。每个子载波可以独立地携带一个符号。例如，如果系统有64个子载波，那么每个OFDM符号可以携带64个符号（每个符号对应一个子载波）。

2. OFDM符号（OFDM Symbol）：

   • OFDM符号是在时间域上由一系列并行的子载波构成的数据块。每一个OFDM符号代表了一段时间内的所有子载波上的信息。
   • 每个OFDM符号包括有用的数据部分以及保护间隔（通常是循环前缀CP），以防止符号间干扰（ISI）。循环前缀有助于对抗多径效应带来的延迟扩展问题。
   • OFDM系统将整个带宽划分为多个正交的子载波。每个子载波可以独立地携带一个符号。例如，如果系统有64个子载波，那么每个OFDM符号可以携带64个符号（每个符号对应一个子载波）。
   • 时域OFDM信号的物理意义
     • 如果使用N点IFFT，则时域OFDM信号由$N$个采样点组成。例如，如果使用1024点IFFT，则时域OFDM信号是一个包含1024个采样点的序列。
     • 时域OFDM信号是多个子载波在时域上的叠加结果。
     • 由于子载波是正交的，它们在时域上相互叠加，形成一个复杂的波形。
     • 这个波形包含了所有子载波的信息，可以通过FFT（快速傅里叶变换）重新分解为频域的子载波符号。

3. 时隙（Slot）：

   • 时隙是时间维度上的最小调度单位，它由若干个连续的OFDM符号组成。在一个时隙内，可以安排不同类型的控制信道或数据信道。
   • 根据不同的子载波间隔，一个时隙包含的OFDM符号数量也不同。例如，在15 kHz子载波间隔下，一个时隙包含14个OFDM符号；而在30 kHz子载波间隔下，则为14个或7个OFDM符号（取决于是否使用扩展循环前缀）。

综上所述，子载波是在频域上划分资源的基本单位，而OFDM符号则是这些子载波在特定时间段上传输的信息集合。时隙则是对这些OFDM符号进行组织的时间框架，使得网络能够有效地管理和调度无线资源。通过这种方式，5G NR和其他基于OFDM的系统能够在复杂多变的无线环境中实现高效可靠的数据传输。

---

资源网格：

LTE

在LET中的配置如下：

LTE支持2种无线帧结构，分别是无线帧结构1（LTE-FDD）和无线帧结构2（LTE-TDD）。

• 对于FDD而言，上下行传输是通过频域区分开的，在每个无线帧内，10个子帧都可用于上行传输和下行传输。
  

• TDD的帧时长为10ms，其由10个子帧组成（10个子帧又分为两个长达5ms的半帧，half-frame），而每个子帧可由2个连续时隙或者由DwPTS（下行导频时隙）、GP（保护间隔）、UpPTS（上行导频时隙）组成。
  

  • TDD与FDD的区别在于：
    ① TDD中只有部分子帧用于上行传输，部分子帧用于下行传输，即通过时域区分上下行传输；
    ② TDD中的子帧包括正常子帧和特殊子帧。