5G新空口帧结构分析

标签:5GNR帧结构
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说明:
 
根据TR38.802,5G系统中的Numerology采用子载波间隔和CP开销来定义。
5G支持多种Numerologies,多种子载波间隔是由基本的子载波间隔采用整数N扩展而成的,即15KHz的偶数倍,如上表所示。
 
其中,15/3060KHz用于6GHz以下频段,60/120/240KHz用于6 GHz以上频段。
 
TR38.802中规定,可扩展子载波间隔至少从15KHz到480KHz,但R15规范中不采用480KHz。虽然假定在较高的载波频率下不使用较小的子载波间隔,但是所使用的Numerology可以独立于频段进行选择。
 
可扩展的子载波间隔便于根据业务和覆盖场景灵活部署,Qualcomm文档描述并举例如下:
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Bandwidth Part (即BWP)是5G NR中的一个重要概念,不同BWP可以采用不同的参数集,即不同的子载波间隔。
请参见TS38.300中6.10节Bandwidth Adaptation部分的描述及图6.10-1 BWP自适应的例子。
 
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TS38.331中,BWP消息单元中SCS和CP的信息如下:
 
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cyclicPrefix:指示该BWP是否使用扩展CP。不设定时,UE使用Normal CP。所有参数集都支持Normal CP和时隙格式。扩展CP仅适用于60KHz子载波间隔(请参见TS38.211第4.2.2节)。
 
subcarrierSpacing:BWP中的子载波间隔(SCS)用于所有信道和参考信号,除非别的地方另有明确配置。SCS对应于TS38.211第4.2-1节。KHz15对应于µ=0,kHz30 对应于µ=1,以此类推。
6GHz以下取值为15、30和60KHz,6GHz以上取值为60和120KHz。
 
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关于时隙中上下行符号的配置,TS38.211在2018/3月版本TS38.211-f10中还有一张表来示意,而2018/6月份版本中则取消了此表格。此表含义和正确性应该没有变化,Sharenet网页上的图中,采用颜色区分了D(下行)、U(上行)和X(灵活),比较直观,拷贝如下。
 
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https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_FrameStructure.html#SS_PBCH_TimeDomain_Case_A
 
 
有关时隙格式的信令,还需要借助TS38.213中的11.1节后需进行学习和分析。
 
实际使用中,时隙既可以采用自包含结构,也可以将多个子帧组合使用,不同组合方式可以根据业务需求等因素来决定,举例如下。
 
自包含帧结构优势及特点参见Qualcomm文档,描述如下。
 
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帧结构组合的原则举例如下。此图来自Sharetechnote,原内容来自爱立信5G NEW RADIO : Designing For The Future。
 
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时隙组合的具体应用可参见工信部(MIIT)三阶段参考要求。
 
MIIT三阶段测试中,参数集和帧结构的要求如下。
 
gNB支持上下行OFDMA传输,上行还可选支持SC-FDMA传输。gNB支持如下OFDM参数要求。
 
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上、下行链路无线帧长10ms,包含10个子帧,每个子帧1ms,每个无线帧被分为两个长度相同的半帧,每个半帧包含5个子帧。
 
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在此30KHz子载波间隔(u=1)要求的基础上,MIIT测试中各厂家共提出5种帧结构,正因为帧结构设计上的灵活性,所以参测厂家的帧结构各不相同。
 
CMCC则相对少些,其白皮书中提出过3种帧结构。
 
不过,工信部后需测试中已经要求汇聚到了2.5ms双周期上。其他运营商也有可能会采用类似的帧结构。
 
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参考资料:
 
https://www.sharetechnote.com/
Qualcomm,Qualcomm-Making 5G NR a Commercial Reality,2017/12
Keysight,Understanding the 5G NR Physical Layer,2017/11
TS38.211,Physical channels and modulation(Release 15),V15.1.0 (2018-03)
TS38.211,Physical channels and modulation(Release 15),V15.2.0 (2018-06)
TS38.331,Radio Resource Control (RRC) protocol specification(Release 15),V15.2.1 (2018-06)
Ericsson, 5G NEW RADIO : Designing For The Future
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