NR 空口資源綜述
2.8 PHY 層
| 3.1 空口資源 |
NR 空口實體資源的主要描述次元與 LTE 基本相同，具體可劃分為時域、頻域和空域 3 個次元，如圖 3-1 所示。
由于采用了與 LTE 相同的基于 OFDM 波形的傳輸方案，NR 沿用了大多數LTE 對“時—頻—空”資源的定義，如幀（Frame）、資源塊（RB）和天線端口（Antenna Port）等。但注意到，除了幀和子幀的概念直接沿用外，NR 對其中絕大多數的資源的概念均進行了重新定義。此外，在頻域資源上，NR 還新增了部分帶寬（BWP）的概念。為了便于了解，讀者可參照 LTE 對相關概念的定義與 NR 進行比對。
3.1.1 傳輸波形
需要強調的是，NR 波形方案的實作細節與 LTE 略有不同。具體來說，NR 下行沿用了帶有循環字首（CP）的 OFDM 波形，上行則支援 CP-OFDM 或 DFT-S-OFDM波形。這與 LTE 上行僅支援 DFT-S-OFDM 波形有本質的不同，如圖 3-2 所示。
LTE 上行選擇 DFT-S-OFDM 方案是出于降低 PAPR（峰均比）、提高終端功率放大器效率的考慮，如圖 3-3 所示。基于同樣的目的，NR 也将 DFT-S-OFDM作為上行傳輸的補充方案，但選擇了将 CP-OFDM 作為上行傳輸的主方案，其主要考慮如下。
（1）CP-OFDM 相對 DFT-S-OFDM 具有更高的頻譜效率，而這一基本特性有助于滿足極端資料速率的需求。
（2）CP-OFDM 與 MIMO 結合的相容性更好，且發射機和接收機的實作較為簡單。而如果上行采用 DFT-S-OFDMA，為實作 UL-MIMO（上行空間複用），接收機的設計将更為複雜。是以，CP-OFDM 具有實作成本低的優勢。實際上，根據 R15 協定，當采用 CP-OFDM 時，上行最大可支援 4 流 MIMO，而采用DFT-S-OFDM 時，上行僅支援單流（無 MIMO 增益）。
（3）DFT-S-OFDM 對頻率資源有限制，隻能使用連續的頻域資源，而CP-OFDM 可以使用不連續的頻域資源，其資源配置設定更為靈活，且頻率分集增益較大。從支援頻率組合多樣性的角度考慮， CP-OFDM 是更優的方案。
（4）CP-OFDM 系統通過正确選擇 SCS 和工作頻率，可以在短于信道相幹時間的時間間隔内完成裝置間的傳輸，并實作高移動性和高資料速率應用，同時最大限度地減少時間選擇性的影響。并且，基于信道估計和均衡技術，CP-OFDM 對頻率選擇性信道具有很高的彈性，如圖 3-4 所示。而 DFT-S-OFDM在對抗頻率選擇性信道影響方面的能力則偏弱。
（5）采用 DL 和 UL 對稱的波形可以簡化整體設計，在 D2D 通信等重要場景下更有利于網絡部署。如上下行均采用 CP-OFDM 方案，則 Sidelink（副鍊路）節點将無須增加一套 DFT-S-OFDM 接收機，可有效降低成本。
從上述的讨論可知，CP-OFDM 和 DFT-S-OFDM 實際上各有優劣，隻是在NR 場景下，CP-OFDM 的性能與 NR 現階段需求的比對度相對更高。圖 3-5 進一步總結了在 NR 細分場景下對波形性能的需求。
表 3-1 給出了 CP-OFDM 波形的性能評估。可見，正是由于 CP-OFDM 強大的性能優勢，NR 才将其作為上、下行傳輸波形的首選。
需要特别指出的是，現階段 NR 隻定義了 52.6 GHz 之前頻段的波形，并推薦上行以 CP-OFDM 波形為主，以 DFT-S-OFDM 波形為輔。後續如 NR 演進到支援 52.6 GHz 之上的更高頻段，DFT-S-OFDM 憑借其較低的 PAPR、較高的相位噪聲頑健性以及相對較低的頻偏敏感度等優勢，可能更有利于高頻毫米波系統。
回到對空口實體資源的讨論。與 CP-OFDM 密切相關的基礎參數集主要有子載波間隔（SCS）、循環字首（CP）以及子載波的數目等。這些參數分别從頻域和時域對 CP-OFDM 的資源複用方案進行了限制。此外，CP-OFDM 還常與 MIMO 結合，又引入了空域上資源的複用。
在具體讨論 NR 在時域、頻域和空域上實體資源配置的細節前，先引入若幹必要的定義和說明。
3.1.2 基本時間機關