图是一张典型的FDM原理图。在输入端有一串高速基带数据流,假设速率是100M 符号/秒,那么每个基带符号的持续时间是0.01微秒。假设串并转换器可以将串行数据流转换成10路并行低速数据流,这意味着系统可以一次处理10个基带符号。10个基带符号的持续时间是0.1微秒,这意味着每个低速数据流的速率是10M 符号/秒,即低速数据流上每个符号的持续时间是基带符号的10倍,即0.1微秒。然后,每个低速数据符号被调制到一个子载波。经过模数转换后汇合成一个复杂的包含了10个频域信号的FDM符号,被发送到空口。这个复杂的FDM符号的持续时间是0.1微秒。
上面的例子用到了10个子载波。如果使用20个子载波,相对于固定的系统带宽来说,子载波间隔就变小了。这时,串并转换器可以将串行数据流转换成20路并行低速数据流,这意味着系统可以一次处理20个基带符号。20个基带符号的持续时间是0.2微秒,这意味着每个低速数据流的速率是5M 符号/秒,即低速数据流上每个符号的持续时间是基带符号的20倍,即0.2微秒。然后,每个低速数据符号被调制到一个子载波。经过模数转换后汇合成一个复杂的包含了10个频域信号的FDM符号,被发送到空口。这个复杂的FDM符号的持续时间是0.2微秒。
由此可见,子载波间隔越大,子载波数量越少,FDM符号的持续时间就越短。
对于OFDM,只要把上图略作修改,增加一个IDFT,同样可以得到“子载波间隔越大,子载波数量越少,OFDM符号的持续时间就越短”的结论。
那么,5G NR的各个numerology中,各个OFDM持续时间分别是多长呢?
根据3GPP TS 38.211的定义,不管什么numerology,每个时隙中都是14个OFDM符号(还是与LTE有区别:LTE的每个时隙是7个OFDM符号,而每个子帧是14个OFDM符号)。如果子载波间隔是15KHz,那么时隙长度是1ms;如果子载波间隔是30KHz,那么时隙长度是0.5ms;如果子载波间隔是60KHz,那么时隙长度是0.25ms;如果子载波间隔是120KHz,那么时隙长度是0.125ms;如果子载波间隔是240KHz,那么时隙长度是0.0625ms。这样的设计正利用了“子载波间隔越大,OFDM符号的持续时间就越短”的属性。