5G（NR）网络中循环前缀(CP)的规划

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:

符号间干扰(ISI),严重影响数字信号的传输质量

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？

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；

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

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

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1khz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=30khz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))。4.

5G(NR)中CP特点

3GPP定义了两种cCPs，即普通循环前缀(NCP）和扩展循环前缀(ECP)

所有子载波间隔都指定了NCP

ECP目前规定只是应用于子载波间隔60kHz

如果使用标准CP(NCP)，每0.5ms出现首个符号的CP比其他符号的CP长

循环前缀持续时间随着子载波间距的增加而缩短5.

子载波CP长度

不同子载波CP长度可用下列公式计算:

CP持续时间用下列公式表示:

u是参数集，l是这里的符号指示，K是与数字基本时间单位和数字基本时间单位相联系的常数，可以用下列方程表示。

LTE中基本时间单位为Tsis，NR中基本时间单位为Tc。时间单位的具体定义见下节。6.

5G（NR）物理层计时单元

每个参数集每1毫秒的子帧中有2个长符号。这些（较）长符号通过增加正常循环前缀的持续时间产生，以确保每个参数集在每个0.5ms时间窗内有整数的一个符号，同时也确保尽可能多的符号边界重合；如，属于15kHz子载波间距的每个符号边界与属于3015kHz子载波间距的每第二个符号边界重合。7.

CP开销计算

CP开销是CP时间持续时间和符号时间持续时间的百分比;如15KHz，NR符号持续时间为66.67μs，CP持续时间为5.2μs,那么开销计算后为5.2/66.67=7.8%。这里长符号应该有更多的头顶CP相比，其他符号应该有较少的开销。下表总结了不同子载波间距的正常CP开销总结。8.

各种CP多径计算

CP持续时间定义了在不影响码间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)情况下可支持的距离。通过距离可计算出时间和距离。如，我们假设15KHz的CP为5.2s。无线信