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5G NR学习理解系列——时频结构

频段
工作带宽
信道带宽
子载波间隔（SCS）
SLOT长度
OFDM符号时长
采样点时长
无线帧结构
更精确的时域描述

频段

在5G NR中，定义了两种频段范围，FR1和FR2，FR1表示低频频段，FR2表示毫米波高频频段。具体FR1和FR2表示的频段范围如下表所示

工作带宽

工作带宽是指在NR中有编号的、实际规定了上下频率边界的一段频带。在FR1和FR2频段范围内的具体工作带宽如下表所示

信道带宽

信道带宽包括传输带宽和保护带，三者之间的关系如下图所示

其中传输带宽两边的保护带大小可不一致。最小保护带的计算方法为

1个RB包含了12个子载波
具体在FR1和FR2频段内的最小保护带宽如下表所示

信道带宽中除保护带后剩余的带宽称为传输带宽，在FR1和FR2频段内，不同SCS情况下的传输带宽RB数如下表所示

从表5.3.2.1可以看出，在SCS=15kHz时，最大支持的传输带宽为50M，对应RB数为270RB；在SCS=30kHz时，最大支持的传输带宽为100M，对应RB数为273RB。

我们以NR 100M来举例，看看上面这些表格是怎么计算而来的，
NR100M： SCS = 30kHz NRB = 273, 1RB = 12SC
那么有用带宽为30kHz12273 = 98.28MHz
两边的保护带为：（100M - 98.28M）/2 – 0.03/2 = 0.86-0.015 = 0.845
一般来说使用（100M - 98.28M）/2即可

根据以上信息，我们可以得到NR各个带宽下的有用带宽如下图所示：

子载波间隔（SCS）

4G LTE的子载波间隔是固定为15KHz，
5G NR的子载波间隔是可变的，包含15、30、60、120、240kHz。5G比较典型的应用是30kHz（NR100）

SLOT长度

子载波间隔不一样，对应的时隙长度也不一样。还是以NR100为例，一个slot为0.5ms

OFDM符号时长

采样点时长

NR的定义名为Tc，LTE定义名为Ts
• Tc = 0.509 ns
• Ts = 32.552 ns

无线帧结构

无线帧的长度始终为 10 毫秒，子帧的长度始终为 1 毫秒。
在 5G/NR 中，支持多个 numerology（波形配置，如子帧间隔）
我们来看两种情况
1、< 正常 CP，numerology = 0 >
在此配置中，一个子帧中只有一个时隙，这意味着一个无线电帧中包含 10 个时隙。一个时隙内的 OFDM 符号数为 14。

2、< 正常 CP，numerology = 1 >
在此配置中，一个子帧中有 2 个时隙，这意味着一个无线电帧中包含 20 个时隙。一个时隙内的 OFDM 符号数为 14。

这也是我们NR100M所用的结构。

更精确的时域描述

以上是5G NR时频结构的一些定义。但往往我们做设计还需要更准确的时域信号信息。

特别是OFDM时长以及采样时长，才好精确的定位信号每一段的位置。

采样点更精确一些的描述
Ts = 1000/30.72 ns
Tc = 1000/30.72/64ns = 0.508626302ns
一个slot中有14个OFDM符号，但并不是所有符号都是等长的，主要是CP长度不一样。

举例说明，当SCS=30kHz时，长CP和短CP的计算方法为

整个slot的准确组成为：
Data = 33.3333333us = 65536Tc
65536 * 14 + 4608*13 +5632 = 983040Tc = 0.5ms
也就是说第一个CP是长CP，后面13个CP是短CP，而14个Data的长度是一样的

子载波间隔决定了OFDM符号（除CP部分）的时长
30kHz ———— 1/30k = 33.3333333us。这点与FFT频率分辨率是一致的，时间的倒数就是频率分辨率。

在122.88MHz采样率下SCS=30kHz，FFTSize为4096，时域实际的采样点时间间隔为

则以实际的采样时间间隔作为CP的时间单位，则长CP和短CP所占用的时域采样点数为

一篇文章写起来至少两三个小时，大部分看官却只收藏而不点赞，久而久之就坚持不下去了，有时候都不知道是为了什么。各位多点点赞了

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