5G（NR）网络中循环前缀(CP)的规划.docx
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2023-06-15
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循环前缀(CP)是指一个符号前缀，无线系统中这个前缀在 OFDM 末端是重复的,接收端通常
配置是丢弃循环前缀样本。CP 可用于抵消多重路径传输影响。
1. LTE 网络的符号间干扰是怎么回事，循环前缀如何消除这种干扰？
1.1 多路径信号传输
由于基站和 UE 之间的距离，无线信号传输后会产生时域上的延迟扩展。这种延迟扩
展是由于发射信号通过多条路径到达接收机而产生，这些在路径具有不同的距离、环境、
地形和杂波，从而导致的延迟不同；
多径引起的接收信号延迟扩展是最远路径上的最大传输延迟与最短路径上的最小传
输延迟之差。延迟随环境、地形和杂波的变化而变化，与小区半径没有绝对的映射关系。
这种多路径延迟传播会导致以下情况:
o 符号间干扰(ISI),严重影响数字信号的传输质量
o 信道间干扰(ICI)会破坏 OFDM 系统中子载波的正交性，影响接收端的解调
1.2 循环前缀是如何降低 ISI 和 ICI 的影响？
o 保护间隔: 为了避免符号间干扰，可在 OFDM 符号间以循环前缀的形式插入
保护期。 这个保护期为前一个符号的延迟扩展（时间），它为下一个符号开始之
前到达提供了一个时间窗口。保护时间可是非连续的传输周期，也可以是其他的传
播周期。 保护周期的长度(TG)通常大于无线电信道上的最大时延；
o 循环前缀: 可在保护间隔中插入 CP 以减少 ICI。它将随每个 OFDM 符号的采
样点复制到 OFDM 符号的前面。 这将保证在一个周期的整数波形周期包括在一个
延迟复制的正交频分复用符号，这保证了子载波正交。 复制有效载荷的末端并作
为循环前缀进行传输可以确保在传输信号和信道响应之间存在一个“循环”卷积。
这允许接收端采用一个简单乘法来捕获所有延迟分量的能量。 如果“循环”卷积没
有完成，那么接收机将经历 ICI 时，完成频域乘法。
2. 确定 CP 长度的关键因素
o 多径延迟: 多路径和 CP 长度成正比。 多径延迟越大，需要的循环前缀越长
o OFDM 符号长度: 给定相同的 OFDM 符号长度，越长的 CP 可能会带来越大的
系统开销，因此为了控制开销，应根据需要选择 CP 长度。
3. 5G(NR)中的 CP 设计
5G(NR)中 CP 的开销与 LTE 相同,设计思路与 LTE 相似。 CP 的设计是确保在不同
的 SCSs 值和参数集（ μ=15khz)之间符号对齐。如 1 khz 一个 Slot 的 7 个符号驻留时间
为 0.5 毫秒，包括每个符号的 CPs 和 μ=30 khz 的一个 Slot 大约有 14 个符号，包括每个符
号间隔相同的 0.5 毫秒。所以 CP 长度是适应的子载波间距(fsc))。
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