3GPP 规范(38.211)中指定的5G NR的帧结构包括子帧、slot和symbol,5G NR支持两个频率范围,分别为FR1(低于6GHz)和FR2(毫米波范围:24.25至52.6GHz),并使用从 LTE 中固定的15KHz 子载波间隔派生出的灵活子载波间隔。也就是说在LTE中只有15KHz的子载波间隔,而在5G NR中却有多种间隔可用,这也是LTE也5G NR的最大区别。
帧和子帧结构
每个帧的持续时间为 10 毫秒,由 10 个子帧组成,每个子帧的持续时间为 1 毫秒,每个子帧与 LTE 类似。每个子帧中包括2μ个slots;,每个slot通常又包含 14 个 OFDM symbol。
同时,子帧的持续时间通常固定(即 1ms),而slot的长度与子载波间距和每个子帧的slot数量相关, 即15KHz /1ms,30KHz/500μs。15 KHz 的子载波间距占用1 个slot/子帧,子载波间距为 30 KHz占用2 个slot/子帧等等。每个slot分别基于普通 CP 和扩展 CP 占用 14 个 OFDM symbol或 12 个 OFDM symbol符号。
下面我们来看一看对于不同的numerology,无线帧结构的具体信息。
< 普通NormalCP, Numerology = 0 >
在此配置中,子帧中只有1个slot,也就是说每个无线帧包含10个slot。slot中的 OFDM symbol数为 14。
< 普通Normal CP, Numerology = 1 >
在此配置中,子帧中有2个slot,这意味着一个无线帧包含20个slot。slot中的OFDM symbol符号数为 14。
< 普通Normal CP, Numerology = 2 >
在这个配置中,子帧中有4个slot,这意味着一个无线帧包含40个slot。slot中的 OFDM symbol符号数为 14。
上面都是Normal普通CP下的帧结构,下面我们再来看看Extended扩展CP下的帧结构。
< 扩展Extended CP, Numerology = 2 >
在这种扩展CP的配置中,子帧中有4个slot,一个无线帧包含 40 个slslot。slot中的 OFDM symbol数为 12。
5G(NR)的slot格式
slot格式定义了如何使用单个slot中的每个symbol的用途。比如说指定哪些symbol用于上行链路,以及哪些symbol用于特定slot中的下行链路,或者用于灵活配置。在 LTE TDD 中,如果子帧(相当于 NR 中的slot)配置为 DL 或 UL,则子帧中的所有symbol都要被应用作 DL 或 UL。而在5G NR 中,slot中的symbol可以以不同的方式来配置
另外,从理论上讲,我们可以为每个slot中配置DL symbol、UL symbol和Flexible symbol的几乎无限可能的组合,但在3GPP 已经规定只允许slot中的 61 个预定义symbol组合,这些预定义的symbol分配就称为slot的格式。
5G NR的slot格式如下表所示。D : Downlink, U : Uplink, F : Flexible
为什么5G NR要定义这么多种slot格式,是为了增加我们的工作量吗。这里的主要原因通过多种不同的slot格式,可以使5G NR的调度更加灵活,特别是对于TDD。比如下图所示,通过应不同的slot格式或按顺序组合成不同的slot格式,就可以实现各种不同类型的调度。