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5G帧结构详解

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2-13基本的时间单元Tc 的定义表2-45G 参数集目前每个子帧包含多少个slot 是根据μ 值来确定的,μ 取值有5 个,分别为0、1、2、3、4,其中0 对应的是子载波间隔15 kHz,每个子帧有1 个slot;1 对应的子载波间隔是30 kHz,每个子帧有2 个slot;2 对应的子载波间隔是60 kHz,每个子帧有4 个slot;3 对应的子载波间隔是120 kHz,每个子帧有8 个slot;4 对应的子载波间隔是240 kHz,每个子帧有16 个slot。图2-163 种主流帧结构

5G帧结构详解

NR 无线帧结构如图2-12 所示。5G NR 中定义的无线帧时域长度与LTE 相同,即10 ms,包含了10 个长度为1 ms 的子帧,每个无线帧依然可划分为两个5 ms 半帧,第一个半帧包含子帧0 ~子帧4;第二个半帧包含子帧5 ~子帧9。

NR 中一样存在时隙的概念,但随着μ 取值的变化,引起了符号的长度变化,最终导致时隙的时长可变。由于子帧和无线帧的时长是确定的,因此一个子帧或无线帧中,时隙的数量可变。

图2-12 NR 无线帧结构

图2-12 中,Tc=1/(48000×4096)为基本时间单元;Ts 为沿用的LTE 基本时间单元。每个时隙中的OFDM符号可配置成上行、下行或Flexible。

Ts 是LTE 中最基本的时间单位,在计算过程中,FFT 采样点数为2048,子载波间隔为15 kHz,NR 中最基本的时间单位为Tc,如图2-13 所示。FFT 采样点数为4096,子载波间隔使用最大的480 kHz,参数K是为了表征Ts 和Tc 之间的关系,K 取值为64。

5G 引入了Numerology 的概念(表2-4),这个概念可翻译为参数集μ。参数集主要包括子载波间隔、符号长度、CP 长度等。5G 的一大新特点是多个参数集(Numerology),可混合使用不同的参数集,也可单一使用参数集。Numerology 由子载波间隔SCS(Sub Carrier Spacing)和循环前缀CP(Cyclic Prefix)定义。在LTE/LTE-A 中,子载波间隔是固定的15 kHz,5G NR 定义的基本的子载波间隔也是15 kHz,但可灵活扩展。

图2-13 基本的时间单元Tc 的定义

表2-4 5G 参数集

目前每个子帧包含多少个slot 是根据μ 值来确定的,μ 取值有5 个,分别为0、1、2、3、4,其中0 对应的是子载波间隔15 kHz,每个子帧有1 个slot;1 对应的子载波间隔是30 kHz,每个子帧有2 个slot;2 对应的子载波间隔是60 kHz,每个子帧有4 个slot;3 对应的子载波间隔是120 kHz,每个子帧有8 个slot;4 对应的子载波间隔是240 kHz,每个子帧有16 个slot。因为μ 值不一样,对应的子载波间隔不一样,对应的slot 不一样,对应的Symbol 长度也不一样,但是子帧的长度是1 ms,如图2-14 所示。(www.xing528.com)

5G 引入参数集概念其实是对高频段扩展的一个必然。LTE 系统设计的参数是15 kHz 子载波(Normal CP),设计频率从700 MHz 到 2.6 GHz,后来扩展到3.5 GHz。但是5G 系统的载频上移了,主要是低频都被4G 占了,暂时不会清频,更重要的因素是低频可用连续带宽太少,使用载波聚合的信令开销又比较大。5G 需要针对高频率( mmW)设计更大的系统带宽(如100 MHz 以上)。

大家知道在LTE 中子帧有上下行之分,在NR 中变成了符号级配置,如图2-15 所示。对于上行时隙,可以使用上行和Flexible 的OFDM 符号进行上行传输。NR 中没有专门针对帧结构按照FDD 或TDD 进行划分,而是按照更小的颗粒度OFDM 符号级别进行上下行传输划分,Slot Format 配置可以使调度更为灵活,一个时隙内的OFDM 符号类型可以被定义为下行符号(D)、灵活符号(X)或上行符号(U)。在下行传输时隙内,UE 假定所包含符号类型只能是D 或X,而在上行传输时隙内,UE 假定所包含的符号类型只能是U 或X。目前暂定了62个Slot Format,62 ~255 预留。

图2-14 不同子载波间隔对应的时隙长度

图2-15 每个时隙中的OFDM 符号可配置

(1)对于上行时隙,可以使用上行和Flexible 的OFDM 符号进行上行传输。

(2)对于下行时隙,可以使用下行和Flexible 的OFDM 符号进行下行传输。

目前在5G NR 中所使用的3 种主流帧结构如图2-16 所示,根据不同运营商对于网络上下行业务量的需求选择不同的帧结构类型。

图2-16 3 种主流帧结构

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