5G無線通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)猜測

1、5 G無線通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)猜測目錄1. 概述2. 5G幀結(jié)構(gòu)的需求3. 為什么是短幀？4. 決定幀結(jié)構(gòu)的因素5. 符號長度和子幀間隔6. 子幀結(jié)構(gòu)一一控制信道和參考信號子幀結(jié)構(gòu)控制域和數(shù)據(jù)域1,概述A現(xiàn)在還沒有正式的國際標(biāo)準(zhǔn)來定義5G的幀 結(jié)構(gòu)，愛立信和METIS的研究會發(fā)表過一些 研究結(jié)果。A有一點(diǎn)已經(jīng)達(dá)成共識：5G的子幀subframe 長度明顯比4GLTE短（LTE中2個子幀1毫秒; 丄個幀10毫秒）。A2026年4月，3GPP RAN WG 在Busan開會，正 式發(fā)布了很多關(guān)于5G的Tdocso2，5G幀結(jié)構(gòu)的需求5G幀結(jié)構(gòu)的需求 主要組件：TTI (Transmission Tim

2、e Interval) 和子幀(Subframe)允許在處理不同的業(yè)務(wù)時具有可擴(kuò)展性支持不同業(yè)務(wù)(eMBB, niMTC, URLLC)的復(fù)用支持用戶復(fù)用，包括基站和UE之間的 uplink/ downlink 復(fù)用和 Up 和 UE 之閭的 sidelink 復(fù)支持最大限度的物理層特性，比如非常寬或者非常 窄的帶寬(包括TDD和FDD，sub-6 Ghz頻段和毫米 波(mrnWave)頻段充分利用TDD的信道互易特性(channel reciprocity)(彳吏用頻繁6勺探測機(jī)會)5G幀結(jié)構(gòu)的需求（續(xù)）支持動態(tài)TDD分配（基于對源對（source pairs）和目的對（destinatio

3、n pairs）之間的豐擾管理支持允許同一個子幀內(nèi)的傳輸和ACK/NACK的獨(dú)立子 幀支持有單個交錯結(jié)構(gòu)的獨(dú)立子幀有可能支持有多個交錯結(jié)構(gòu)的獨(dú)立子幀（為了滿足 前向兼容性，以及受制于目標(biāo)時延的信令開銷限制）源通信端和目的通信段之間的short intermediate round通信可以發(fā)生在一個子幀內(nèi)支持聚合載波之間的緊耦合3，為什么是短幀?為什么需要短幀? 4GLTE要求滿足幾十一一200毫米的時延, 對應(yīng)的子幀長度是1毫秒滿足5G的短時延需求一一毫秒左右因此5G的子幀長度一定遠(yuǎn)小于1毫秒為什么需要短幀?如果子幀長度是0.5 ms ?單信令時OK。如果某個業(yè)務(wù)涉及多個信令消息的交互, 就會

4、有問題，比如：i) UE -> NW : Scheduling Requestii) UE<- NW : Grantiii) UE -> NW : Data Transmissioniv) UE<-NW:ACK/NACK與5G的工作頻段有關(guān)：如果OFDM工作在高頻 段，如毫米波段，則很難維持象15KHZ這樣小|的子載波間隔（多普勒頻移或晶振偏移等影 響），因此如果5Gfrequency drift happens, it would get easily ove繼續(xù)使用0FDM,其子載波 間隔一定遠(yuǎn)大于 如果子載波間隔變大，則符號長度一定變?。l域和時域的反比例關(guān)系）；

5、因此如果一個 子幀中的符號數(shù)量不變，則子幀的長度一定變 短決定幀結(jié)構(gòu)的因素4,決定幀結(jié)構(gòu)的因素子幀結(jié)構(gòu)的頻率帶寬？每個子幀中有幾個符號？子載波的數(shù)量？決定幀結(jié)構(gòu)的因素 3GPP TDoc Rl-162204 (IZ1) and R-162157(81).子載波間隔：建議取值是Delta f*2K。這樣能獲得較 好的復(fù)用效率。子載波間隔因頻段和UE移動速度而 巳每入TTI旳符號數(shù)量：建議每個TTI有個符號。這是 為確保實現(xiàn)URLLC (Uljtra Reliable Low Latency Communication),提高TTI處理的靈活性。 CP長度：CP長度取決于部署模式(室外或者室內(nèi))、

6、頻 段、業(yè)務(wù)類型(單播或者廣播)以及是否使用波束賦型 TTI長度：TTI長度取決于業(yè)務(wù)類型(不同業(yè)務(wù)有不同的 日寸延需隸5 ，或者血甬于下行鏈路/上行鏈詼/sidelink.eMBB (Enhanced Mobile Broadband):* Low LatencyHigher Spectral Eifficiency/Throughput決定幀結(jié)構(gòu)的因素決定幀結(jié)構(gòu)的因素決定幀結(jié)構(gòu)的因素決定幀結(jié)構(gòu)的因素mMTC (massive Machine Type Communications): Improved link budget Low Device Complexity Long Devic

7、e Battery Life High Density Device DeploymentUR.LLC (Ultra Reliable Low Latency Communications): High Reliability (Low Packet Error Rate)Low Latency5，符號長度和子幀間隔符號長度和子幀間隔560 symbols符號長度和子幀間隔1 ms16 KhzCP 4 7us14 symbckLarge CPLow Frequency Wide Area75 KhzCP . 0 9 usMedium CPHigher Frequency Shorter Ran

8、geCP: 0.1 us600 KhzSmall CP:r©qu9ncyRangeVery這個例子被設(shè)計成兼容現(xiàn)有 的LTE網(wǎng)絡(luò)共有3種子載波間 隔：第2種是現(xiàn)在的LTE網(wǎng)絡(luò) 使用的子載波間隔和符號長 度；第2種的子載波間隔是第 1種的5倍，即75KHZ,而符號 長度只有1/5,即1ms內(nèi)有70 個符號；第2種的子載波間隔 是第1種的40倍，即600KHZ, 而符號長度只有1/40,即1ms 內(nèi)有560個符號；560 symbols1 msCP :0 8us16.87516 symbolsLarge CPLow Frequency Wide AreaG7 6KhzIMedium CP

9、Higher Frequency Shorter Rango新的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計；子載波間隔越大，符號長度越??；G4 symbolsCP. 0.1 usSmall CPVery High FrequencyVery Short RangeNormal CP15 Khz1LJJ<Extended CP1 ms1 ms4 msConfig 1 : eMBBConfig 2 :MBMSConfig 3 : mMTC華為和HiSilicon的幀結(jié)構(gòu) 建議；不同的子載波間隔、不同 的CP長度、不同的TTI長度;14 Symbols/ 1 msCP : 4 7us15 KhzLa字 DPLoafFrequ

10、ercy (f <6Ghz) Wde Arcs75 Khz14 Symbols/ 0.2 msIntel建議的幀結(jié)構(gòu)Medium CPMid Frequency (6 < f < 40 Ghz) snorter Range375 KhzSmal CPVery High Fe中ency (f>40 Ghz)Very Sncrt Range6，子幀結(jié)構(gòu)控制信道和參考信號子幀結(jié)構(gòu) 控制信道和參考信號ControlReferenceData1 ms（來自愛立信的建議）有兩種類型: 類型一很類似現(xiàn)有的LTE/LTE-A網(wǎng)絡(luò), 類型二是新的結(jié)構(gòu)。在類型一中，參考信號分布在整個時 間

11、域和頻率域；在類型二中，參考信 號只分布在頻率域（由于符號很短， 我們可以假設(shè)信道狀態(tài)在時間域不會 變化Data-Control Reference7,子幀結(jié)構(gòu)一一控制域和數(shù)據(jù)域子幀結(jié)構(gòu)一一控制域和數(shù)據(jù)域DLControlDL Data<L oULControlOne Subframe (100-200 us):Low Latency, Fast Decoding Possibility of Ack in Same Subframe子幀結(jié)構(gòu)的一個亮點(diǎn)是：下行數(shù)據(jù)和上行控制（主要是針對上行數(shù)據(jù)的ACK/NACK）包在在 1個子幀內(nèi)，因此下行傳輸和相關(guān)ACK/NACK可以在1個TTI完成傳

12、輸，這將大大簡化MAC layer HARQ 過程。a19DL DataDL DataCon cate noted Subframe:For application tolerating Latency Longer TTI將多個DL數(shù)據(jù)包和僅僅1個上行控制放進(jìn)1個子幀內(nèi)。這會增加時延，但是會大大減少信 令開銷。Guard Periods匚TX controlOFDMIILIJL1SymbolJL_ljCPjlLl<Data (Tx or Rx)emShort frame length另1種子幀結(jié)構(gòu)。在這個結(jié)構(gòu)中，能同時見到Tx Control和Rx Control,因此在每個幀中能同

13、時發(fā)送和接收攜帶同步信號的scheduling request和Grant。幀長度可以短至0.25 ms ,而 子載波間隔是60 Khz子幀結(jié)構(gòu)一一控制域和數(shù)據(jù)域子幀結(jié)構(gòu)一一控制域和數(shù)據(jù)域e>im言nba另一種子幀結(jié)構(gòu)子幀結(jié)構(gòu)一一控制域和數(shù)據(jù)域Parameters5GLTELTE-A (5 CCs)802.1 lacCarrier Bandwidth Mhz2002010020160Subcarrier spacing kHz601515312.5312.5Symbol Length us16.6766.6766.6744卜卜1 size409620485 x 204864512Effective subcarriers33001200600056484TTI duration ms0.2511variablevariableNumber of GPs322nonenoneNumber of symbols per fr