《Telecom》：Joint Energy–Spectral Efficiency Trade-Offs in a Multi-Slice 5G-NR Uplink: A Link-Level Evaluation with Per-Slice PUSCH Configuration
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## 中文摘要翻译
网络切片允许单个5G新无线电（NR）载波为具有显著不同可靠性目标的服务提供支持。然而，每个切片一旦实现为具体的上行链路，其在频谱和能量方面的成本很少被测量。本文报告了多切片5G-NR上行链路中联合能量效率（EE）和频谱效率（SE）权衡的链
## 中文摘要翻译
网络切片允许单个5G新无线电（NR）载波为具有显著不同可靠性目标的服务提供支持。然而，每个切片一旦实现为具体的上行链路，其在频谱和能量方面的成本很少被测量。本文报告了多切片5G-NR上行链路中联合能量效率（EE）和频谱效率（SE）权衡的链路级评估，其中增强移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（URLLC）和大规模机器类通信（mMTC）分别获得与10?3、10?5和10?1的块错误率（BLER）目标匹配的不同物理上行共享信道（PUSCH）配置。研究人员使用基于MATLAB 5G工具箱（R2026a）构建的符合3GPP标准的模拟器，评估了跨不同频段（FR1和FR2）、传播时延分布、发射功率水平和用户与gNB距离的1440个工作点。每个点在有和没有同信道固定业务（FS）干扰器的情况下分别评估两次。每个切片都表现出内部能量最优发射功率；三个切片在EE–SE平面上占据明显分离的区域，按eMBB高于mMTC高于URLLC排序。最后，FS干扰通过一种机制重塑权衡，对各切片产生非常不同的后果：从256-QAM获得速率的eMBB在视距（LoS）条件下损失约四分之一的峰值吞吐量和约一半的峰值EE，而mMTC最具弹性，URLLC表现出最显著的定性变化，其能量最优点迁移约16 dB。因此，能量最优工作点不是频段、距离和切片的固定属性，而是链路实际所见干扰的函数；因此，切片感知的上行功率控制也必须具有干扰感知能力。
## 论文解读
### 研究背景
网络切片是5G新无线电（NR）的组织原则，单个物理网络被划分为多个逻辑切片，每个切片针对特定服务类别及其性能契约进行优化。IMT-2020定义了三个典型服务类别：增强移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（URLLC）和大规模机器类通信（mMTC），其可靠性目标相差数个数量级。然而，现有研究多集中于系统和编排层面，将切片视为抽象资源的分配而非具体无线链路。一旦切片实现为实际的物理上行共享信道（PUSCH），其在频谱和能量方面的代价鲜有测量，能量效率（EE）也极少与干扰联合评估。为填补这一空白，研究人员开展了本项链路级研究。
### 研究内容与意义
研究人员在MATLAB 5G工具箱（R2026a）上构建了符合3GPP标准的链路级上行模拟器，为eMBB、URLLC和mMTC分别配置了与10
?3、10
?5和10
?1块错误率（BLER）目标匹配的差异化PUSCH配置。研究覆盖两个频段（FR1 3.5 GHz和FR2 24.8 GHz）、两种传播时延分布（CDL-C非视距NLoS和CDL-D视距LoS）、12个发射功率水平和10个gNB-UE距离，共1440个工作点，每个点在有无同信道固定业务（FS）干扰器条件下各评估一次。论文发表在《Telecom》期刊，揭示了能量最优工作点与干扰环境的依赖关系，为切片感知的上行功率控制提供了干扰感知的设计依据。
### 关键技术方法
研究采用基于MATLAB 5G工具箱（R2026a）的3GPP合规链路级上行模拟器；两频段均固定60 kHz子载波间隔以隔离传播效应；三种切片使用差异化PUSCH配置（eMBB：256-QAM、全14符号时隙、实际解调参考信号DM-RS信道估计；URLLC：两符号迷你时隙、禁用混合自动重传请求HARQ；mMTC：64-QAM、宽松BLER目标）；采用UMa路径损耗模型与CDL-C/CDL-D衰落模型；FS干扰源以43 dBm功率置于1 km处；通过信干噪比（SINR）替代法实现干扰感知解码；采用公共随机数设计，并执行了10种子变异性分析与120 kHz频带匹配检验。
### 研究结果
**eMBB切片**：无干扰时视距（LoS）链路在FR1全距离保持约184 Mbps峰值吞吐量；FS干扰使峰值降至约139 Mbps（约损失四分之一），自适应调制编码（AMC）被限制在64-QAM区域，LoS下峰值EE约减半，EE最优功率向功率上限迁移。
**URLLC切片**：两符号迷你时隙使其吞吐量峰值约5 Mbps；无干扰时短距离LoS能量最优点位于约1 dBm，干扰下迁移至约17 dBm，迁移约16 dB，是三个切片中定性变化最显著者。
**mMTC切片**：吞吐量峰值约18.4 Mbps，10
?1的宽松可靠性目标使其最具干扰弹性，LoS下峰值EE仅从约0.78降至0.71 b/J/Hz。
**跨切片比较**：三个切片在EE–频谱效率（SE）平面上占据明显分离的区域，排序由有效时频占用决定（eMBB>mMTC>URLLC）；干扰通过抬高噪声加干扰底噪统一作用于三个切片，后果取决于切片对高SINR的依赖程度。LoS较NLoS约使可达EE翻倍，固定numerology下FR1的EE约为FR2的两倍。
**统计可靠性验证**：对eMBB（FR1、CDL-D、无干扰）条件在10个独立信道种子上重复验证，能量最优位置在每个距离均落在确定性运行的2 dB步长内，峰值EE变异系数为0.0%–3.8%。
**频带匹配检验**：在FR2以120 kHz子载波间隔（32 RB）重复eMBB CDL-D扫描，能量最优功率在10个距离中的7个保持不变，峰值EE平均差异2.9%，确认FR1–FR2差异主要由传播效应主导而非numerology伪影。
### 讨论与结论
研究揭示，能量最优工作点并非频
