引言
就最基本的幀結構而言,5G和4G之間有著非常大的差異,讓初學者很苦惱,5G淡化了4G中的子幀的概念且時隙成為了最基本的調度單位,另外由于5G要支持多種多樣的部署場景,適應從1GHZ到毫米比的頻譜范圍,因此5G幀結構最大的特點就是支持靈活的幀結構。本文通過介紹4G和5G的差異性以及5G幀結構的基本原理,讓初學者能盡快掌握5G幀結構知識,也為學習5G物理層打下良好的基礎。

圖1
1. 幀結構的基本概念
(1) 幀,幀長
幀(數據幀)是數據鏈路層的協議數據單元,它包括三部分:幀頭、數據部分和幀尾。其中幀頭和幀尾包含一些必要的控制信息,數據部分則包含網絡層傳下來的數據,5G的幀長和4G一樣,都是10ms。
(2) 子幀,子幀長
每個幀可分為10個子幀,5G和4G的每個子幀都為1ms。
(3) 子載波
子載波是頻域上的最小單位,在4G中子載波間隔固定為15KHZ且4G只支持一種子載波間隔SCS,而5G定義的最基本的子載波間隔也是15KHZ,但可靈活擴展。所謂可靈活擴展,即5G子載波間隔可定于為2的u次方*15HZ(具體參考圖2)

圖2
也就是說子載波間隔可以設置為15KHZ、30KHZ和60KHZ等等,其上限和下限分別是240KHZ和15KHZ(這里的上限和下限分別由循環前綴CP和相位噪聲+多普勒效應決定)
(4) 時隙
時隙是時域上的最小單位,在4G中每個時隙周期為0.5ms且一個子幀包含2個時隙,而5G隨著子載波間隔變大,時隙長度會變小(如圖3所示)


圖3
說到這里5G幀結構就長這個樣子(如圖4所示)

圖4
那么4G和5G幀結構有什么相同和不同之處呢?5G無線幀和子幀長度固定,從而更好的保持4G/5G間共存,利于4G和5G共同部署模式下時隙和幀結構同步,簡化小區搜索和頻率測量;同時5G定義了靈活的子載波間隔,時隙和字符長度可根據子載波間隔靈活定義,適應多種業務。
2.時隙格式
3GPP 38.211(從2.0.0開始)定義了許多不同的時隙格式。這種概念與傳統的LTE TDD的幀配置相類似,但是又有很多不同點:
(1)在NR時隙格式中,上下行業務是以符號作為轉換點(在LTE TDD中,上下行業務是以子幀作為轉換點)
(2)與LTE TDD上下行子幀配置相比,在NR時隙格式中,上下行符號配置類型更多
(3) 盡管所有時隙格式看起來都像TDD結構,但這些也可以部署在FDD模式

圖5