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  • CP-OFDM DFT-s-OFDM
               						   表1 CP与DFT对比
    
    CP-OFDMDFT-s-OFDM
    链路(chains)NR物理层上下行链路LTE上行链路和NR物理层上行链路
    场景(scenario)高吞吐量功率受限
    传输方式(transmission)多输入多输出(MIMO)单层传输
    类似序列(sequences)PDSCH中Gold序列上行链路中Zadoff chu序列
    其他在RB(Resource Blocks)中提供高频谱包装(spectral packing)效率,可以在密集城市中最大限度利用网络容量低频谱包装(spectral packing),也可满足更大范围要求

    ``图1 CP-OFDM链路
    图1 CP-OFDM传输链路
    图2 DFT-s=OFDM链路
    图2 DFT-s-OFDM传输链路
    备注:
    码字(codeword):利用Huffman码编码后的信号;
    加扰(Scrambling):通过一个伪随机序列对输入的传送码流进行扰乱处理,二进制数字信息做随机化处理后变为随机序列,从而避免同频干扰这种情况出现;
    调制映射(Modulation Mapper):根据不同的调制阶数和输入的信息比特(一般是加扰后的信息)情况来确定一个复值调制符号的实部(I)和虚部(Q)的值;
    层映射(Layer Mapper):每个码字长度为32bits,调制之后会有16个symbols,由于层映射的层数等于天线的端口数,所以层映射的过程就是将16个symbols分到两层;
    变换预编码(Transform Precoding):由一种对称形式的DFT完成;
    预编码(Precoding):经过公式,将数据映射到天线湍口;
    天线湍口(antenna ports):由参考信号定义的逻辑发射通道,有几种参考信号、逻辑发射通道,就有几个天线湍口(与物理天线无关);
    资源元素映射(Resource Element Mapper):
    OFDM信号发生器(OFDM Signal Generation):产生并发出OFDM信号;
    解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DMRS)::NR中用于解调,NR上下行均用。只在分配给UE的带宽上发送,属于UE级别的参考信号。
    从CP和DFT的传输链路图中可以看出,主要有两个不同:
    1.CP的码字(Codeword)有两路输入,而DFT只有一路;
    2.预编码前DFT要经过变换预编码(Transform Precoding),而CP不需要。

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  • 5G NR CP长度计算

    千次阅读 2020-10-09 10:56:08
    循环前缀CP ...在5G NR中,在不同的SCS下,CP长度与FFT采样点数、时域符号索引有关,其中扩展CP只针对SCS=60kHz时,其余SCS的Case均为Normal CP。具体计算过程如下 其中有 举例说明,当SCS=3...

    循环前缀CP

           为了消除由于多径所造成的子载波间干扰,OFDM符号需要在其保护间隔内填入循环前缀符号。如下图所示(以连续信号举例),这样就能保证在FFT的周期内,延时小于保护间隔的时延信号就不会在解调过程中产生载波间干扰。
    在这里插入图片描述

    CP长度计算

           在5G NR中,在不同的SCS下,CP长度与FFT采样点数、时域符号索引有关,其中扩展CP只针对SCS=60kHz时,其余SCS的Case均为Normal CP。具体计算过程如下

    在这里插入图片描述
           其中有
    在这里插入图片描述
           举例说明,当SCS=30kHz时,FFT采样点数为4096时,长CP和短CP的计算方法为

    在这里插入图片描述
           长CP的长度为

    在这里插入图片描述
           短CP的长度为

    在这里插入图片描述
           针对其他的SCS和不同的带宽Case,计算方法与上述类似。
    在这里插入图片描述

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  • OFDM中循环前缀CP的作用

    千次阅读 2019-08-22 16:23:42
    经过一番XJB思考,我觉得应该是该图遗漏一项重要信息,对我造成了误导,真正的信号不会像这个图里面一样两个OFDM符号相位连续,每个OFDM符号都是独立的,所以如果不加保护间隔的话,上一个符号尾部与本符号头部重叠...

    先来看ISI

    一般在网上或者其他什么资料里都会看到类似于下面的这张两张图,由于多径的存在,不加保护间隔的话,上一个符号的尾部会落入本符号的采样区间,引起ISI,加入保护间隔后就不会了,很好理解。但是让我迷惑的是,在采样区间内,后边红色的信号对蓝色信号的干扰和ISI干扰看起来不是一样的么?既然后边可以通过信道均衡解决,为什么ISI不可以?

    图片来源于这里http://www.rfwireless-world.com/Terminology/ISI-vs-ICI.html

     

    经过一番XJB思考,我觉得应该是该图遗漏一项重要信息,对我造成了误导,真正的信号不会像这个图里面一样两个OFDM符号相位连续,每个OFDM符号都是独立的,所以如果不加保护间隔的话,上一个符号尾部与本符号头部重叠的部分如果相位又恰好相反,则会造成深衰落,均衡就不起作用了,而更严重的是,一帧信号里有很多符号,每个符号与符号之间的相位差又不一致,这样相当于它们经过的信道都不一样,就不能使用同样的信道估计结果去做均衡。

    而加了保护间隔就不一样了,在时延部分相当于平坦衰落信道,时延部分的后边是多径衰落信道,由于每个符号都只受到本符号时延带来的频域选择性衰落,这样一帧信号中每一个符号就相当于经过的相同的信道。
    所以对抗ISI我们需要保护间隔,但不一定需要CP?

    再看ICI

    ICI,子载波间干扰,只有多载波系统才有这种东西,指破坏了子载波间的正交性。

    什么是正交性?简单来说就是它能让我们分离出各子载波上的信号(像IQ调制那样)。比如现在有64个子载波,接收端收到的是64个子载波相加的信号,要分出来就要进行积分(FFT),积分后其他63个子载波都被积掉了(正交,内积为0),剩下的就是分离出来的子载波信号,那么经过64次积分,就得到了64个子载波上所携带的信号。

    那CP是如何对抗ICI的呢?

    先看ICI是怎么引起的
    本来如果没有时延扩展的话,可以完美积掉其他子载波,但是现在上一个符号落入本符号的采样区间,在做积分的时候就不一样了,其他子载波积不掉,即使加上保护间隔(0)也不行,因为积分的时候时延部分是0,信号也不完整了。

    为什么CP可以了?因为这是FFT的性质决定的,FFT的循环卷积特性让信号可以看成是一个圆周,不管从哪里开始加FFT窗,都可以取到完整的一个信号,不同的只是相位的差别,但这并不影响积分,只要有一个完整的信号,就可以内积为0。所以加上CP后,收端收到的时延扩展部分是信号的尾部,FFT窗口内还是一个完整的信号。

    可以说CP完美解决了ICI的问题,但仅仅是因为ISI(时延扩展)引起的ICI,还有载波频偏等引起的ICI是CP解决不了的,一般只能通过补偿减轻ICI的影响,实在补偿不了的就只有通过纠错编码硬抗了。

    总结一下:CP能解决时延扩展带来的ISI和ICI,但是时延扩展带来的频选衰落该均衡还是要均衡,并且CP不能解决由频偏带来的ICI问题。
     

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  • 802.11中OFDM中的CP设置以及覆盖范围

    万次阅读 2016-02-18 20:38:36
    OFDM中,一个OFDM符号除了OFDM符号体外,还有可能包含CP(循环前缀),GI(保护间隔,有的书也写ZP,即补零,这里这两个理解类似),CS(循环后缀)。这里主要关注CP,以及CP的值应该如何设置。 目前所理解CP的...

    在OFDM中,一个OFDM符号除了OFDM符号体(即FFT的部分)外,还有可能包含前缀部分(比如保护间隔或者循环前缀)和后缀部分(比如循环后缀)。

    首先第一个问题有关保护间隔和循环前缀的关系,在实际情况下,比如在802.11中,我们仅仅看到有循环前缀的部分,没有看到保护间隔。但是很多书上都是明确的写明,保护间隔是用来保护ISI,即symbol之间都的干扰的,而循环前缀是用来保护ICI,即载波间的干扰的。

    目前看到一个比较合理的解释顺序是,首先由于OFDM所使用的物理环境中存在时延和多径的问题,所以一开始触发了ISI,即符号间干扰的问题。为了解决符号间干扰的问题,那么很简单的思路,发送完一个符号之后,等一下,再发送另外一个符号即可。故这个方法就是保护间隔的方法,发送一个符号之后,发送0(实际上就是不发送),从而能够避免符号间的干扰。同时这个保护间隔的大小还需要大于最大时延扩展,该时延扩展是经由最长路径到达和最短路径到达的时间差,即两个符号前后到达的最大时间差,从而保护间隔只需要大于该时间差,从而就可以避免ISI。

    不过在引入保护间隔之后,大家发现,若由于子载波之间的延迟或者不同步的问题(该问题可能由于信道的频率特性所决定),故第一个信号早到了,而第二个信号没有到,即其交叠的部分会出现一块空白(该空白即是保护间隔),故这就无法保证OFDM解调所需要的满周期特性,总而第二个信号所对于对应的子载波积分出来不等于0,对其他的信号造成干扰,从而造成ICI的问题。如下图


    如上图中所示,即是一个ICI的问题。为了解决这个问题,实际上我们只要满足OFDM解调需要满周期这个特性即可,从而采用补全的思路,即从OFDM symbol的后面一部分,搬移到symbol之前,即循环前缀。最后即把该循环前缀的部分填充至保护间隔,从而就可以解决由添加入保护间隔后所引发的ICI问题。

    PS:目前看到的解释顺序中,这个貌似还是比较顺的。。。不过还是有点没有完全理解好,就是填充了CP之后,反过来能够很好的解决ISI的问题吗,如果采用很好的同步机制,控制OFDM symbol的码元采样时间,即符号定时准确的话貌似可以,否则感觉还是有问题,这里还有待理解。




    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    以下部分还存在不少疑问的地方,未完全理解清楚,待整理

    然后整理下,目前所理解CP的设置主要与两个因素有关,1.覆盖范围,2.加窗的滤波器参数

    1.覆盖范围

    一般而言,覆盖范围影响了多径时延扩展。OFDM的CP主要就是为了防止由于时延所导致的ISI,时延越大,那么CP就越大。在802.11中,一般覆盖范围最多百余米,假设电磁波在空气中传播也是3*10^8,802.11a/g中默认CP是0.8us,那么所计算其传播距离大约是240m(如果从传播时延上而言,实际该值肯定要小于240m),大致也是和wifi的设定覆盖范围类似的。不过目前还没有查到有关CP的设置与其相关的公式,不过找到一个LTE中有关保护间隔设置的公式。如下:
    最大覆盖距离=c*(GP-TRx-Tx,Ue)/2

    GP=(2×最大覆盖距离)/C+TRx-Tx,Ue

    上述两个公式是参考(http://www.mscbsc.com/askpro/question92623)中的有关GP的计算方式,貌似CP的计算方式也应该类似,不过由于CP主要是用来防止由于延迟所造成的ISI(即接收信号不是满周期的),故貌似与上下行切换无关,即可能没有TRx-Tx,Ue这个参数,该参数为UE从下行接收到上行发送的转换时间,所以该参数有关的应该在循环后缀中,而非在循环前缀中。

    2.加窗的滤波器参数

    除了环境会影响循环前缀CP的长度以外,目前发现貌似还有滤波器的参数影响。该问题主要由于http://bbs.c114.net/thread-409863-1-1.html,该讨论。其讨论对应的书中原文为:


    至少这段文字中的确指出了,保护间隔的大小受到升余弦窗的影响。不过对于细节部分还有写理解不好。在上图中,实际上是既添加了循环前缀,又添加了循环后缀,而在802.11中,是仅仅包含循环前缀的部分,而没有循环后缀。同时,这里所述的图2-17中,β值越大,带外下降也越大,但是在标准的升余弦窗中,β=0的时候是完美的矩形窗口,按道理应该是带外下降最迅速的,不过这里貌似有点反过来的感觉。图2-17如下


    而一个标准的升余弦窗如下


    目前所理解CP的设置主要与两个因素有关,1.覆盖范围,2.加窗的滤波器参数
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    千次阅读 2020-01-08 18:55:24
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空空如也

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