5G波形设计

曾威 [韩] Seyong Park [埃及] Muhammad Abdelghaffar
前言 即将到来的第五代(The Fifth Generation,5G)无线通信标准为波形设计与优化提供了机会,用来满足新业务需求。这包括提高移动宽带的吞吐量和时延体验,同时还引入了低时延高可靠业务(Ultra Reliable and Low Latency Communication,URLLC)的应用及海量物联网业务(massive Machine Type Communication,mMTC),它们均可缩放到更大数量的机器类型通信和人机交互服务。本书采用了多种评判标准——从最底层实现复杂度到用户和信号复用及其在网络层面的整体影响,全面评估了5G的候选波形设计。 3GPP在2016年正式开始5G新空口(New Radio,NR)的设计。始于3GPP最初有关5G新空口的几次会议,新型波形技术已被广泛地研究和评估。业界专家一致认为5G蜂窝系统应当具备更好的业务复用灵活性以及比目前 4G LTE 系统更高的频谱利用率。具体地说,可以预见,NR将采用不同参数的多种波形进行有效的带内复用以满足不同业务要求。例如,对于URLLC超低时延业务需要使用更短符号来减小信号传输时间,而对于mMTC这种时间同步要求较低的场景则更适合使用更长的循环前缀(Cyclic Prefix,CP)。采用不同参数的传统OFDM波形会丧失正交特性并有可能受到载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)的影响,因此研究者希望能够找到具有更好频率约束特性的波形。本书分析了为实现更好频率约束性的多种波形技术。同时,我们也认识到:最终信号的ICI不仅由位于基带的波形设计决定,也受到整个射频(Radio Frequency,RF)前端——特别是功率放大器(Power Amplifier,PA)非线性特征的严重影响。因此,位于基带的波形设计应同时考虑所有这些因素的影响以及实现复杂性。…