5G上行传输的子载波间隔和CP类型

对于基于竞争的上行非正交多址接入，UE之间的定时偏移（Timing offset）是在循环前缀内？还是可以大于循环前缀？

NR设计应允许在第一阶段或更高阶段为给定子载波间隔定义多个CP长度，多个CP长度并不意味着正常CP在LTE中有2个不同的CP长度。在具有时延扩展的信道中部署具有60khz子载波间隔的NR应该是可能的，LTE可以将正常CP长度作为一个用例来处理该时延扩展。

上行传输可以通过同步传输来实现，包括或不包括TA调整，具体取决于服务和部署场景，如图1所示。对于具有TA调整的同步传输，UE之间的定时偏移可以通过来自eNB的定时提前（TA：timing advance）调整来补偿，使得CP长度需要覆盖预期的信道延迟扩展，即图1中UE的最大多径延迟。在这种情况下，NCP对于小于15khz的子载波间隔（SCS）可能是足够的；然而，SCS为15 kHz或更大的numerology 可能需要ECP来覆盖具有长延迟扩展的环境。对于具有TA调整的上行同步传输，取决于需要运行TA估计和TA信令过程以保持上行同步的频率，这样的方案可导致显著的信令开销和UE的高能耗。保持上行同步（在CP长度内）的另一方案是利用可覆盖由往返延迟引起的定时偏移的较大CP，使得不需要进行TA调整以补偿定时偏移，从而产生无TA方案。

对于上行同步传输，大小区和连续覆盖可能需要较长的CP长度；高速可能需要较大的子载波间隔。链路级仿真用于评估具有长延迟扩展的上行同步传输的不同子载波间隔和CP类型的性能。具有固定MCS（64QAM，3/4）的同步传输的仿真结果如图2所示。从结果可以看出，在长延迟扩展信道中，使用ECP的大子载波间隔性能优于NCP。

更长的CP可以帮助放宽上行同步要求，并覆盖UE 上行信号的更大区域。例如，在LTE中，用于前导码的CP长度优选长于往返延迟（RTD：round trip delay）和信道延迟扩展的总和，以允许整个小区的同步上行传输。类似地，对于NR，可以使用更长的CP来简化小分组的上行同步传输，这可以通过利用下行同步定时和无TA方案来实现。此外，更长的CP可以帮助覆盖上行信号的更大区域，例如用于跟踪UE位置的跟踪信号，确定长期TRP-UE关联，并且还用于网络在必要时提供TA调整。

链路级模拟用于评估不同子载波间隔和CP类型的性能，以便在大规模连接的城市覆盖范围内使用无TA方案同步传输小数据包。采样窗口根据UE靠近eNB的定时进行配置，图3评估了小区边缘的UE吞吐量。从结果可以看出，使用ECP的15 kHz明显优于NCP。

为了允许接入UE仅依赖下行同步的无授权传输，系统必须容忍由往返延迟（RTD）引起并反映在由UE发送的上行链路信号中的符号定时的失准。这在支持移动性的场景中尤其适用，因为在LTE中，通过定时提前（TA）调整来补偿定时偏移的RTD的频繁估计对于具有不频繁和短包业务的设备来说将很快变得过于昂贵（就信令开销和功耗而言）。事实上，多亏了CP，系统可以支持多达CP长度减去预期信道延迟扩展量的定时偏移。最大定时偏移量，源于不同UE的上行信号之间的Dt可以发生在小区中心和小区边缘UE之间；然后Dt等于小区边缘用户的RTD延迟，即。Dt=2d/c，其中d为小区边缘UE到BS的距离（即小区半径），c为光速。

特定CP支持的最大小区大小的上限可以通过设置Dt等于CP长度，求解小区半径d，即d=cDt/2。也就是说，我们忽略了预期的信道延迟扩展。在这种情况下，我们可以获得numerology 设置的最大小区大小的上限。当考虑信道延迟扩展时，实际上需要更多的CP空间或缩短特定CP支持的小区半径。在这种情况下，我们可以假设在城市、郊区和农村环境中，在900MHz频带附近测量的最大均方根延迟约为2us，因此，具有预期延迟扩展的numerology 设置的最大小区大小的上界在表1的最后一行中给出。