什么是时间?
这是一个和我们的生活密不可分的概念。
比如说,5G的网速好快啊,轻轻松松就能达到100Mbps!这里的100Mbps就是指每秒钟能下载100兆比特的数据。“秒”这个词说的就是时间。
时间是一种尺度。有了时间,才有了过去,现在和将来。
时间在恒定地流逝着,我们可以用很多单位来度量它,比如小时,分钟,天,月,年等,我们对这些单位习以为常,但在机器的世界里,它们无异于天文数字。
在机器的世界里,“秒(s)”已经是最大的时间了,比它小的还有“毫秒(ms)”,“微秒(μs)”和纳秒(ns)。
它们之间的关系是,1s=1000ms,1ms=1000μs,1μs=1000ns。
如果说5G是一栋高耸入云的大厦的话,最基本的物理层架构就是组成它的一砖一瓦。而最最基本的,莫过于奠定5G帧结构的最小时间单元了。
这个时间单元就叫:Tc,就像心脏的跳动一样,Tc决定了5G系统运行的节律。
为了说明这个Tc的意义,我们先看看下图的信号处理流程。
首先,手机收到信号之后,经过下变频和模数转换,变成了我们熟悉的OFDM符号,然后再去掉CP(循环前缀),成为单纯的时域信号。
然后,就要把时域的信号向频域转换了,这就要用到快速傅立叶变换(FFT)了。
一个OFDM符号的长度 = 1/子载波间隔。也就是说,如果子载波间隔是480KHz的话,OFDM符号的长度就是2.08μs。
5G系统要做的,就是在这个时间范围内,把这个符号分成很多小块,再映射到对应的子载波上。这个过程,就叫做快速傅立叶变换(FFT)。
那么到底要把这个符号切割成多少个小块呢?这取决于子载波的数量。5G的协议定义了最多有3300个子载波,但为了方便处理,FFT点数一般都是2的整数次方,和3300最接近的就是2的12次方:4096了,因此FFT点数使用4096。
经过这一系列操作,手机从天线收到的数据,就转换成了我们熟悉的资源栅格,横向是时域的OFDM符号,纵向是频域的一个个子载波。
➤ 实际在5G系统中:
子载波间隔:和4G不同,5G的子载波间隔是灵活可变的,包含15KHz,30KHz,60KHz,120KHz,240KHz和480KHz。其中480KHz协议已定义,虽然还未实际用到,但Tc的计算使用最大的子载波间隔,也就是:ΔFmax = 480000 Hz。
FFT点数:最大3300个子载波,最近的2的指数为4096,因此Nf = 4096。
经计算可得:
Tc = 0.509 ns , 这就是5G的最小时间单元。
➤ 在4G系统中,类似的时间单元叫做Ts:
子载波间隔:固定为15KHz,也就是:ΔFmax = 15000 Hz。
FFT点数:最多1200个子载波,最近的2的指数为2048,因此Nf = 2048。
经计算可得:
Ts = 32.6 ns , 这就是4G的最小时间单元。
Ts/Tc=64,也就是说,5G的基本时间单元,比4G快64倍!