5G基础参数及帧结构

一 基础参数

  1. 基本时间单元Tc=1/(△fmax*Nf),△fmax=480000,Nf=4096.
  2. 最基本的资源单位RE,代表频率上一个子载波以及时域上一个符号。
  3. RB(资源块)为频率上连续12个子载波。
  4. NR支持5种子载波间隔配置。(子载波带宽 / 基于CP的开销问题 / 是否引入扩展CP)
  • 6GHz以下频段采用15/30/60kHz的子载波间隔(只有60kHz时可以采用扩展CP)
  • 6GHz以上频段采用120kHz及以上的子载波间隔

二 帧结构

  1. 采用10ms的帧长度,一个帧中包含10个子帧。5个子帧组成一个半帧,编号0-4和5-9的子帧分别处于不同的半帧。
  2. 基本帧结构以时隙slot为基本颗粒度。正常CP情况下,每个时隙包含14个符号;扩展CP情况包含12个符号。
  3. 子载波间隔变化,时隙的绝对时间长度随之改变,每帧/每子帧包含的时隙个数也有差别。每帧所包含的时隙数是10的整数倍,随着子载波间隔变大,每帧/每子帧内的时隙数增加。
  4. 每个时隙的符号被分为三类:下行符号D,上行符号U,灵活符号X。灵活符号包含上下行转换点,支持每个时隙包含最多2个转换点。
  5. 帧结构配置采用半静态无线资源控制RRC配置和动态下行控制信息DCI配置相结合的方式进行灵活配置。前者支持大规模组网,易于规划协调,终端省电;后者可以支持更动态的业务需求来提高网络利用率。
    RRC配置支持小区专用(CS)UE专用(UES)的RRC配置方式。DCI配置支持由时隙格式指示(SFI)直接指示DCI调度决定两种方式。

A. 半静态帧结构配置

  • LTE
  1. 标准中预先定义了7种不同的上下行时隙配置,也定义了每种时隙配置中的特殊子帧。这些配置在终端接入系统前就被识别,确定在每5/10ms周期内哪些是上行资源,哪些是下行资源,哪些是用于下行到上行转换的间隔(GP)
  2. 每个重复周期内,首先是一个含有同步信号的系统信息下行子帧,然后接一个包含下行到上行转换点的特殊子帧,之后是上行子帧。若下行子帧多于上行子帧时,后又跟着下行子帧。
  3. 问题: 下行资源到上行资源的转换间隔和结合相对受限。在面对“远端基站干扰”时,下行可以妥协规避干扰的余地受限。
  • NR
  1. 基于周期的配置方式,每个周期只有一个下行到上行的转换点。
    ① 保证每个周期内下行资源连续,上行资源连续;
    ② 独立的上下行资源配置指示;
    ③ 无需额外的GP指示。

  2. 上下行响应时延的灵活性。
    ①为了支持不同时延响应的要求,需要支持不同的周期配置,不仅限于LTE的5
    /10ms周期;
    ②通过双周期下行和上行资源配置方式,提供更灵活的周期组合和上下行资源配置组合。

  3. 友好的前向兼容性
    需要有足够数量的配置保证小区级的上下行资源配置,在此基础上支持UE级的上下行资源配置。小区级和UE级的上下行资源指示,最小颗粒度均为符号级。
    UE级的上下行资源配置信息主要作为测量配置。

B. 动态DCI上下行配置

两种实现方式:

  • 通过DCI格式2_0(专门用作SFI时隙格式指示)实现。
  • 直接通过DCI0_0/0_1/1_0/1_1的上下行数据调度直接实现。

C. 不同配置的优先级

RRC高层配置和DCI物理层配置均可以实现对帧结构的修改。DCI配置支持由时隙格式指示(SFI)直接指示DCI调度决定两种方式。冲突时优先级不同。

  • 半静态上下行配置的上下行不能被修改,灵活符号可以被测量配置、动态SFI、DCI配置更改。
  • 测量配置中的上下行配置可以被动态SFI、DCI配置更改。一旦更改,半静态测量相关的行为都会被终止。
  • DCI配置的数据发送不能与的上下行冲突,但是可以对SFI配置的灵活部分进行修改。

D. 帧结构决定过程

根据优先级规则,基站进行小区级和UE侧的帧结构配置。小区级的半静态配置提供基础的框架性结构,UE专用半静态配置和DCI级别配置在小区及半静态配置基础上进行进一步的灵活配置。

E. 帧结构分析

  • 对于6GHz以下频段,采用15k、30k、60kHz子载波间隔配置;对于6GHz以下频段,采用120k、240kHz子载波间隔配置。
  • 采用大的子载波间隔,符号长度缩短。根据目前标准规定,子载波间隔扩大一倍,符号长度基本缩短一半。
  • 在数据传输时延方面,大的载波间隔具有优势。子载波间隔和CP长度及保护间隔有关,相应的这些开销增大。
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