5G候选子载波间隔性能对比

本文主要是华为和海思通过链路级仿真对15kHz系列和17.5kHz系列子载波间隔之间的性能进行了比较。模拟参数见下表。

如表2所示，15kHz系列和17.5kHz系列子载波间距之间的主要区别是CP长度、CP开销和子载波间距。

时延比较

用300ns和1000ns的TDL-C对17.5kHz和15kHz下不同CP长度和CP开销的进行了评估。

模拟结果如图1所示。一般来说，15kHz子载波间隔优于17.5kHz。对于所评估的场景，在17.5kHz上15kHz的性能增益约为3%-5%，这是由于CP开销和在频域中稍微较小的预编码粒度造成的。

多普勒影响

对17.5kHz系列和15kHz系列的子载波间隔进行了比较，评估了高速和TDL-C（300ns）以及TDL-B（100ns）的结果。

模拟结果如图2所示。总的来说，对于评估的高多普勒频率，15kHz系列（如30kHz和60kHz）较大的子载波间距略优于17.5kHz系列。15kHz系列提供较低的CP开销，17.5kHz提供较大的子载波间隔。

15kHz系列评估

基于多普勒扩展、相位噪声和信道延迟扩展三个方面的影响来评估不同的子载波间隔和CP长度。为了公平起见，在比较不同的numerology 时使用相同的时间和频率资源。

使用15kHz、30kHz和60kHz的子载波间隔来评估多普勒扩展的影响。假设载波频率为6GHz，多普勒结果如下。

图3给出了不同移动速度下的仿真结果，对于具有100ns DS的TDL-B和具有300ns DS的TDL-C的评估场景，15kHz在低多普勒扩展场景中具有稍好的性能，30kHz/60kHz在高多普勒扩展场景中具有更好的性能。与500km/h情况下的30kHz和60Hz相比，60kHz选项的性能稍好一些（高铁场景要用60kHz？）。

如表4所示，15kHz和17.5kHz都可以轻松地使用可伸缩的子帧长度来上下伸缩子载波间隔。通过独立于子载波间隔而保持子帧内的符号数目相同，信道化设计更简单。15kHz系列灵活支持NCP和ECP不同时延扩展的场景。而17.5kHz只能有NCP，否则符号数不能是2M。

当对同一频带和频率范围应用多个numerology 时，符号边界对齐有利于符号级处理和上下行对齐。

•对于15kHz系列，考虑到统一的子帧长度（包括CP长度），多个numerology 的符号边界没有对齐，如图4（a）所示。然而，多个numerology 之间的符号边界距离只有几个Ts，例如以20MHz带宽为例，15kHz到30kHz之间的8Ts（0.26us）。对于符号级处理，可以使用非常小的缓冲区来实现，如图5所示。对于上下行对齐，距离非常小，几乎可以忽略。

•对于17.5kHz系列，多个numerology 的符号边界与统一的子帧长度（包括CP长度）对齐，如图4（b）所示。

从图6（a）所示的频域来看，假设每个资源块的子载波数相同，则每个资源块的频率带宽17.5kHz比15kHz宽，这可能会影响频域中不同预编码粒度导致的性能。

从图6（b）所示的时域来看，在0.5ms子帧持续时间内，典型TDD自包含子帧有一个GP符号和一个UL符号，17.5kHz提供6个DL控制、数据和RS符号，15kHz提供5个符号。对于1ms子帧持续时间，17.5kHz提供14个符号，15kHz提供12个符号，且假设相同。从框架结构设计的角度看，15kHz与17.5kHz之间没有太大的差别。

在LTE Rel-8中，关于TDD邻频共存的讨论很多，特别是对于LTE-TDD和TD-SCDMA的GP对准。NR-TDD与LTE-TDD共存时也应考虑这个问题。NR的GP应该覆盖遗留系统的GP，否则可能引入对遗留系统的干扰。如图7所示，为了覆盖LTE的GP，使用17.5kHz的NR需要比使用15kHz更高的GP开销。