5G ダウンロード ピーク レートの計算

1. 基本コンセプト

5G NR システムは、LTE (Long Term Evolution) の独自技術をベースに、いくつかの新しい技術とアーキテクチャを採用しています。5G NRは、LTEのOFDMA（直交周波数分割多元接続）やFC-FDMAを継承するだけでなく、LTEのマルチアンテナ技術も継承しています。MIMOの流れはLTE以上のものです。変調では、MIMO は QPSK (直交周波数分割多元接続)、16QAM (16 マルチレベル直交振幅変調)、64QAM (64 マルチレベル直交振幅変調)、および 256 QAM (256 マルチレベル直交振幅変調) の適応選択をサポートします。変調）。

NR システムは、LTE と同様に、周波数分割多重と時分割多重により、時間と周波数を帯域幅に柔軟に割り当てることができます。ただし、LTE とは異なり、NR は 15/30/60/120/240KHz などの可変サブキャリア幅をサポートします。次の図に示すように、サポートされる最大キャリア帯域幅は LTE よりも高くなります。

NR のピーク値の理論計算は、帯域幅、変調モード、MIMO モード、および特定のパラメーターに関連しています。

以下は、時間-周波数リソース マップです。

上のグラフは、多くの LTE データに表示される時間-周波数リソース マップです。そして、それを使って5Gのピークレート計算の計算について簡単に話しましょう。

2. NR ダウンリンク ピーク レートの計算

周波数ドメインで利用可能なリソース

5G NRでは、データチャネルの基本スケジューリング単位PRBが12サブキャリアと定義されています（LTEとは異なります）。3GPP プロトコルによると、100MHz 帯域幅 (30KHz サブキャリア) には 273 の利用可能な PRB があり、これは、NR が周波数ドメインで 273*12=3276 サブキャリアを持つことを意味します。

時間領域で利用可能なリソース

タイム スロットの長さは LTE と同じで、0.5 ミリ秒のままですが、各タイム スロットには 14 の OFDMA シンボルがあります。これは、0.5ms 以内に送信される同じ周波数の 14 のサブキャリアのうち約 11 がデータの送信に使用されることを意味します。

このとき、0.5ms 送信時の 100MHz 帯域幅 (30KHz サブキャリア) は 3726*11=36036 です。

フレーム構造（2.5msダブルサイクル以下）

フレーム構造が 2.5ms のダブル サイクルで構成されている場合、スペシャル サブフレームのタイム スロット比は 10:2:2 であり、5ms 内に (5+2*10/14) 個のダウンリンク スロットがあるため、1 ミリ秒あたりのダウンリンク スロットの数は約 1.2857 です。1 秒 = 1000 ミリ秒なので、1285.7 ダウンリンク タイム スロットを 1 秒以内にスケジュールできます。このとき、ダウンリンクのスケジューリングに使用されるサブキャリアの数は 36036*1285.7 です。

シングルユーザー MIMO 2T4R および 4T8R

マルチアンテナ技術により、信号ユーザーは同時にマルチストリームデータ伝送をサポートできます。1 人のユーザーのダウンリンクおよびアップリンク データ ストリームの最大数は、プロトコル定義によって制約される、基地局の受信レイヤーと UE の受信レイヤーの数が比較的少ないことに依存します。

基地局の 64T64R では、2T4R UE は最大 4 つのストリーム データ送信を同時にサポートできます。

現在の R15 プロトコル バージョンは、最大 8 つのレイヤーをサポートしています。つまり、ネットワーク側でサポートされる SU-MIMO レイヤーの最大数は 8 レイヤーです。

高次変調 256 QAM

1 つのサブキャリアで 8 ビットを伝送できます。

要約すると、ダウンリンク理論のピーク レートの大まかな計算は次のとおりです。

シングルユーザー: MIMO2T4R

273*12*11*1.2857*1000*4*8=1.482607526.4bit≒1.48Gb/s

シングルユーザー: MIMO4T8R

273*12*11*1.2857*1000*8*8≒2.97Gb/s