5G Sampling Time (Tc)

5G NR에서 사용되는 Sampling Time(최소 시간 단위)는 뭘까?

 

5G NR Physical layer의 timinig unit은 3GPP standard에는 $T_c$라고 정의되어 있고, 아래와 같이 구할 수 있다. Basic time unit 또는 Sampling time 또는 Sampling duration이라고 부른다. FFT를 할 때 이 시간동안 sampling을 한다는 의미이다.

$$T_c=1/(\Delta f_{max} \times N_f)$$

• $\Delta f$ = subcarrier spacing (Hz), 보통 줄여서 SCS로 부른다.
• $\Delta f_{max}$ = SCS의 maximum value = 480 kHz = 480 x 1000 Hz
• $N_f$ = max FFT size = 4096

위의 내용이 맞춰서 계산해보면 아래와 같다.

$$\begin{align*} T_c &= 1 / (480 \times 10^3 Hz \space \times 4096)\\ &= 1 / 1966080000\\ &\approx 5.0862630208333333333333333333333e-10 (sec)\\ &\approx 0.509 \space ns \end{align*}$$

즉, NR의 sampling duration은 약 0.509 ns(nano second)가 된다.

NR의 sampling time은 LTE의 64배 작다. LTE의 sampling time은 $T_s = 1/(\Delta f_{ref} \times N_{f,ref})$로 정의되어 있다.

$$T_c = T_s / 64$$

그럼 LTE의 basic time unit인 $ T_s $와 5G의 $ T_c $는 어디에서 64배의 차이가 나는 걸까?

LTE는 max FFT size가 2048로 5G의 4096 FFT size가 LTE의 2배 크다. 일단 여기서 2배가 차이나고, LTE는 $ \Delta f_{ref} $를 사용하는데 15 kHz로 5G의 480 kHz가 32배 크다. 여기서 또 32배가 차이난다.
정리하며, max FFT size에서 2배, $ \Delta f $에서 또 32배가 되서 합쳐서 64배만큼 차이가 난 것이다.

5G frame($T_f$)과 subframe($T_{sf}$)의 duration도 $ T_c $로 아래와 같이 계산된다 (TS 38.211 4.3.1)

$$ T_f = (\Delta f_{max} \cdot N_f / 100) T_c = 10ms $$

$$ T_{sf} = (\Delta f_{max} \cdot N_f / 1000) T_c = 1ms $$

 

Reference of 3GPP

TS38.211 4.1

 

 

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