实验结束后预期达到以下知识、能力水平:
(1)知识水平
①掌握5G工业互联网5G终端制造流水线场景组成及关键技术原理;
②掌握5G小区切换原理及切换流程的设计方法;
③掌握5G频域资源分配理论及频段、带宽、子载波等参数配置的计算方法;
④掌握5G时域资源分配理论及时隙、循环前缀、帧结构等参数的配置方法;
⑤掌握时频资源联合优化全流程的配置策略和构建方法;
(2)能力水平
①能够将多目标-多变量-多约束形式的数学优化问题建模及求解,将其用于AGV小车、机械臂时频资源联合分配等复杂工程技术问题推演、分析;
②具备5G终端制造流水线的网络部署设计与资源按需规划能力;
③具备移动通信、物联网领域的自主学习能力;
(3)本项目实验教学还包括以下素养及思政目标:
①通过5G终端制造流水线的场景认知,加强学生对“中国制造2025”等国家重点战略需求的认识;
②通过容错探究式和任务驱动式教学,磨炼学生求真求实的工程伦理素养和迎难而上的科学精神;
③通过理论提升阶段的开放自主探究,培养学生创新思维与自主创造能力,激发学生科技报国的爱国情怀与大国工匠精神。
本实验项目的核心内容之一为正交频分多址(OFDMA),OFDMA是OFDM的技术演进。在利用OFDM对信道进行子载波化以后,在部分子载波上加载传输数据的传输技术。OFDMA技术与OFDM技术相比,每个用户可以选择信道条件较好的子信道进行数据传输,而不像OFDM技术在整个频带内发送,从而保证了各个子载波都被对应信道条件较优的用户使用,获得了频率上的多用户分集增益。在OFDMA中,多个用户可以同时接入到同一信道。
实验的主要知识点:
OFDMA 多址接入系统将传输带宽划分成正交的、互不重叠的一系列子载波 集,将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把可 用带宽资源分配给需要的用户,很容易实现系统资源的优化利用。由于不同用户 占用互不重叠的子载波集,在理想同步情况下,系统无多户间干扰,即无多址干扰(MAI)。OFDMA方案可以看作将总资源(时间、带宽)在频率上进行分割,实现多用户接入。
5G NR帧结构由固定架构和灵活架构两部分组成。

图1 5G NR帧结构图
在固定架构部分,5G NR的一个物理帧长度是10 ms,由10个子帧组成,每个子帧长度为1 ms。每个帧被分成两个半帧,每个半帧包括五个子帧,子帧1~5组成半帧0,子帧6~10组成半帧1。这个结构和LTE基本一致。在灵活架构部分,5G NR的帧结构与LTE有明显的不同,用于三种场景eMBB、uRLLC和mMTC的子载波的间隔是不同的。5G NR定义的最基本的子载波间隔也是15 kHz,但可灵活扩展。所谓灵活扩展,即NR的子载波间隔设为
,也就是说子载波间隔可以设为15 kHz、30 kHz、60 kHz、120 kHz、240 kHz等,这一点与LTE有着根本性的不同,LTE只有单一的15 kHz子载波间隔。表1列出了NR支持的五种子载波间隔,表中的符号
称为子载波带宽指数。
表1 NR支持的五种子载波间隔
