5G/NR 帧结构

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在学术界和3GPP中对帧结构进行了长时间的讨论，现在我们就NR（5G）无线电帧的外观达成了非常明确的协议。在本页中，我将描述3GPP规范（38.211）中规定的NR帧结构。如果您对这些长期讨论和历史记录感兴趣，这些规范出于个人兴趣和研究而出现，请参阅5G帧结构候选页面。

1 Numerology – 子载波间隔

2 Numerology – slot时隙

3 Numerology – 支持的信道

< 38.300-Table 5.1-1: Supported transmission numerologies and additional info.>

Numerology	Subcarrier Spacing (kHz)	CP type	Supported for Data (PDSCH, PUSCH etc)	Supported for Sync (PSS,SSS,PBCH)	PRACH
N/A	1.25		No	No	Long Preamble
N/A	5		No	No	Long Preamble
0	15	Normal	Yes	Yes	Short Preamble
1	30	Normal	Yes	Yes	Short Preamble
2	60	Normal,Extended	Yes	No	Short Preamble
3	120	Normal	Yes	Yes	Short Preamble
4	240	Normal	No	Yes

4 OFDM Symbol Duration（OFDM符号持续时间）

Parameter / Numerlogy (u)	0	1	2	3	4
Subcarrier Spacing (Khz)	15	30	60	120	240
OFDM Symbol Duration (us)	66.67	33.33	16.67	8.33	4.17
Cyclic Prefix Duration (us)	4.69	2.34	1.17	0.57	0.29
OFDM Symbol including CP (us)	71.35	35.68	17.84	8.92	4.46

5 Numerology – 采样时间

可以根据Numerogy（即，子载波间隔）不同地定义采样时间，并且在大多数情况下使用两种类型的定时单元Tc和Ts。

• Tc = 0.509 ns
• Ts = 32.552 ns

6 Radio Frame Structure-无线帧结构

如上所述，在5G / NR中，支持多个numerologies（像子帧间隔的波形配置），并且无线电帧结构根据数字学的类型而略微不同。然而，无论数字学如何，一个无线电帧的长度和一个子帧的长度是相同的。无线帧的长度始终为10 ms，子帧的长度始终为1 ms。

那么应该有什么不同以适应不同numerology的物理属性？anwer是在一个子阵列中放置不同数量的slot。数字学还有另一个不同的参数。它是slot中的符号数。但是，slot中的符号数不会随numerology而变化，只会随slot配置类型而变化。对于slot配置0，slot的符号数始终为14，对于slot配置1，slot的符号数始终为7。

现在让我们来看看每个numerology和slot的无线电帧结构的细节。

< Normal CP, Numerology = 0 >

< Normal CP, Numerology = 1 >

< Normal CP, Numerology = 2 >

< Normal CP, Numerology = 3 >

< Normal CP, Numerology = 4 >

< Extended CP, Numerology = 2 >

7 Slot Format

时隙格式指示如何使用单个时隙中的每个符号。它定义哪些符号用于上行链路，哪些符号用于特定时隙内的下行链路。在LTE TDD中，如果针对DL或UL配置子帧（等同于NR中的时隙），则子帧内的所有符号应当用作DL或UL。但是在NR中，时隙内的符号可以通过以下各种方式配置。

• 我们不需要使用时隙内的每个符号（这可以是LAA子帧中的类似概念，其中仅一部分子帧可以用于数据传输）。
• 单个时隙可以分成多个连续符号段，可用于DL，UL或Flexible。

理论上，我们可以考虑在时隙内DL符号，UL符号，灵活符号的几乎无限数量的可能组合，但3GPP在时隙内仅允许61个预定义符号组合，如下表所示。这些预定义的符号分配称为Slot Format。（有关如何在实际操作中使用这些slot格式的详细信息，请参阅slot格式组合页面）。

<38.213-Table 11.1.1-1: Slot formats for normal cyclic prefix>

D : Downlink, U : Uplink, F : Flexible

为什么我们需要这么多不同类型的slot格式？显然，这不仅仅是让你的工作变得困难:)。特别是对于TDD操作，使NR调度变得灵活。通过应用时隙格式或按顺序组合不同的时隙格式，我们可以实现各种不同类型的调度，如下例所示（这些示例基于5G NEW RADIO：为未来设计（爱立信技术评论））

8 Resource Grid

NR的资源网格定义如下。如果您只是看一下图片，您会认为它几乎与LTE资源网格相同。但是物理dimmension（即，子载波间隔，无线电帧内的OFDM符号的数量）在NR中根据数字学而变化。

下行链路和上行链路的资源块的最大和最小数量定义如下（这与LTE不同）

< 38.211 Table 4.4.2-1: Minimum and maximum number of resource blocks.>

下面是表格，我将表4.4.2-1的下行链路部分转换为频率带宽，以便了解UE / gNB需要支持单载波的最大RF带宽。

u	min RB	Max RB	sub carrier spacing (kHz)	Freq BW min (MHz)	Freq BW max (MHz)
0	24	275	15	4.32	49.5
1	24	275	30	8.64	99
2	24	275	60	17.28	198
3	24	275	120	34.56	396
4	24	138	240	69.12	397.44