5G系统无线帧结构详解

厦门大学计算机科学系2016年新版5G无线帧结构详解25G帧结构4GLTE帧结构type2Oneslot,Tslot=15360TsGPUpPTSDwPTSOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalf-frame,153600Ts=5ms30720TsOnesubframe,30720TsGPUpPTSDwPTSSubframe#2Subframe#3Subframe#4Subframe#0Subframe#5Subframe#7Subframe#8Subframe#95GNR帧结构Cyclicprefix015Normal130Normal260Normal,Extended3120Normal4240Normalµ[kHz]152⋅=∆µf0141011142022144043148084141601651432032µslotsymbNµframe,slotNµsubframe,slotN每个subframe的slot个数固定特殊子帧位置固定符号长度固定支持的子载波间隔:每子帧支持的slot数:每subframe的slot个数与SCS有关slot的长度固定子载波间隔固定slot及符号长度与SCS有关特殊子帧位置灵活配置35G典型帧结构eMBB场景，按照30kHz子载波间隔，各厂家提出了典型的帧结构Option1~Option5，系统可支持其中的一种或多种（静态配置）Option12.5ms双周期帧结构，每5ms里面包含5个全下行时隙，三个全上行时隙和两个特殊时隙。Slot3和Slot7为特殊时隙，配比为10:2:2（可调整）：DDDSUDDSUUpatter周期为2.5ms，存在连续2个ULslot，可发送长PRACH格式，有利于提升上行覆盖能力。中移动推荐将GP长度扩展到4个，那么就出现GP跨子帧的情况4Option2每2.5ms里面包含3个全下行时隙，一个全上行时隙和一个特殊时隙。特殊时隙配比为10:2:2（可调整）：DDDSUOption3每2ms里面包含2个全下行时隙，一个上行为主时隙和一个特殊时隙。特殊时隙配比为10:2:2（可调整）。上行为主时隙配比为1:2:11（GP长度可调整）：DSDU。pattern周期为2.5ms，1个ULslot，下行有更多的slot，有利于下行吞吐量。pattern周期为2ms，1个ULslot，有效减少时延。转换点增多5Option4每2.5ms里面包含5个双向时隙，其中4个下行为主时隙、1个上行为主时隙。上行为主时隙配比为1:1:12（DL符号：GP：UL符号）。下行为主时隙配比为12:1:1（DL符号：GP：UL符号）：DDDUOption5每2ms里面包含2个全下行时隙（DL），1个下行为主时隙（S）和1个全上行时隙（UL）。下行为主时隙为12:2:0（GP长度可配置，且大于或等于2）：DDSUpattern周期为2.5ms，存在频繁上下行转换，影响性能。pattern周期为2ms，周期较短，有利于降低时延6典型帧结构比较选项属性优势劣势option1DDDSUDDSUU，2.5ms双周期，S配比为10:2:2（可调整）上下行时隙配比均衡，可配置长PRACH格式双周期实现较复杂option2DDDSU，2.5ms单周期，S配比为10:2:2（可调整）下行有更多的slot，有利于下行吞吐量，单周期实现简单无法配置长PRACH格式option3DSDU,2ms周期，S配比为10:2:2（可调整）。U配比为1:2:11（GP长度可调整）有效减少时延转换点增多option4DDDU，2.5ms周期，UL配比为1:1:12，DL配比为12:1:1每个slot都存在上下行，调度时延缩短存在频繁上下行转换，影响性能option5DDSU，2ms单周期，S配比为12:2:0有效减少调度时延最多支持5波束扫描，无法配置长PRACH格式经过中移动组织讨论，目前主要集中在option1、option2和option5三种选项。最终是否选择option1，需要通过外场测试确定PRACH信道短格式是否覆盖受限。7•UE的支持的Pmax(23/26)•干扰情况及码率•帧结构、调度时序等•UE下行能力支持的最大TBS•UE上行能力支持的最大TBS•UE支持的端口数•UE天线数•系统可用带宽(目前版本100mHz)•每slot每PRB可用于传数的RE数(控制区及DMRS)可用资源•上下行占比(opt1:3:7)•上下行转换点(opt1：slot3和slot7)帧结构•DCI与PDSCH的间隔•UCI与PUSCH的间隔•HARQ进程数调度时序•下行256QAM•上行64QAM，后续支持256QAM调制方式•下行最大TBS。•上行最大TBS•最大码率(0.948)最大TBS•支持端口数(12)•支持天线数(192)•流数的增加会导致码率的降低最大流数小区吞吐量影响因素：速率影响因素分析UE峰值速率影响因素：•UE能力中支持的最大带宽•系统配置给UE的最大BWP支持的最大带宽支持的最大流数支持的最大TBS其他影响因素吞吐量=可用资源*码率*调制方式*流数*a*上下行占比/时间，a为多流干扰导致的码率下降系数，需要仿真确定峰速=可用资源*码率*调制方式*流数*a*上下行占比/时间8UE峰值速率及小区吞吐量UE峰速上行100MHz带宽，30%上行UE峰值速率大于175Mbps64QAM2流100MHz带宽，30%上行UE峰值速率大于350MbpsQAM4流下行100MHz带宽，70%下行UE峰值速率大于1.3Gbps256QAM4流100MHz带宽，70%下行UE峰值速率大于0.65Gbps256QAM2流小区峰速上行100MHz带宽，每小区的30%上行吐量不低于700Mbps64QAM8流100MHz带宽，每小区的30%上行吞吐量不低于350Mbps64QAM4流下行100MHz带宽，每小区的70%下行吞吐量不低于4.2Gbps256QAM16流100MHz带宽，每小区的70%下行吞吐量不低于6.3Gbps256QAM24流注：以上速率是是移动设备规范的最低要求