5G系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)幀結(jié)構(gòu)詳解

1、廈門(mén)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系2016年新版5G無(wú)線(xiàn)幀結(jié)構(gòu)詳解2Ø 4G LTE 幀結(jié)構(gòu) type 2One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms5G幀結(jié)構(gòu)ü 每個(gè)subframe的slot個(gè)數(shù)固定ü 特殊子幀位置固定ü 符號(hào)長(zhǎng)度固定ü slot的長(zhǎng)度固定ü 子載波間隔固定One slot,Tslot=15360Ts30720TsSubframe #0Subframe #2Subframe #3Subframe #4Subframe #5Subfra

2、me #7Subframe #8Subframe #9One subframe, 30720TsDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTSØ 5G NR幀結(jié)構(gòu)ü 每subframe的slot個(gè)數(shù)與SCS有關(guān)ü slot及符號(hào)長(zhǎng)度與SCS有關(guān)ü 特殊子幀位置靈活配置支持的子載波間隔:每子幀支持的slot數(shù):mDf = 2m ×15 kHzCyclic prefix015Normal130Normal260Normal, Extended3120Normal4240NormalmN slotsymbN frame,mslotN subfram

3、e,slot0141011142022144043148084141601651432032m5G典型幀結(jié)構(gòu)eMBB場(chǎng)景，按照30kHz子載波間隔，各廠(chǎng)家提出了典型的幀結(jié)構(gòu)Option 1Option 5， 系統(tǒng)可支持其中的一種或多種（靜態(tài)配置）Ø Option 12.5ms雙周期幀結(jié)構(gòu)，每5ms里面包含5個(gè)全下行時(shí)隙，三個(gè)全上行時(shí)隙和兩個(gè)特殊時(shí)隙。Slot3和Slot7為特殊時(shí)隙，配比為10:2:2（可調(diào)整）：DDDSUDDSUUpatter周期為2.5ms，存在連續(xù)2個(gè)UL slot，可發(fā)送長(zhǎng)PRACH格式，有利于提升上行覆蓋能力。中移動(dòng)推薦將GP長(zhǎng)度擴(kuò)展到4個(gè)，那么就出現(xiàn)GP跨

4、子幀的情況3Ø Option 2DDDSU每2.5ms里面包含3個(gè)全下行時(shí)隙，一個(gè)全上行時(shí)隙和一個(gè)特殊時(shí)隙。特殊時(shí)隙配比為10:2:2（可調(diào)整）：pattern周期為2.5ms，1個(gè)UL slot，下行有更多的slot，有利于下行吞吐量。Ø Option 3每2ms里面包含2個(gè)全下行時(shí)隙，一個(gè)上行為主時(shí)隙和一個(gè)特殊時(shí)隙。特殊時(shí)隙配比為10:2:2（可調(diào)整）。 上行為主時(shí)隙配比為1:2:11（GP長(zhǎng)度可調(diào)整）：DSDU。pattern周期為2ms，1個(gè)UL slot，有效減少時(shí)延。轉(zhuǎn)換點(diǎn)增多4Ø Option 4每2.5ms里面包含5個(gè)雙向時(shí)隙，其中4個(gè)下行為主時(shí)隙

5、、1個(gè)上行為主時(shí)隙。上行為主時(shí)隙配比為1:1:12（DL符號(hào)：GP：UL符號(hào)）。下行為主時(shí)隙配比為12:1:1（DL符號(hào)：GP：UL符號(hào)）：DDDUpattern周期為2.5ms，存在頻繁上下行轉(zhuǎn)換，影響性能。Ø Option 5每2ms里面包含2個(gè)全下行時(shí)隙（DL），1個(gè)下行為主時(shí)隙（S）和1個(gè)全上行時(shí)隙（UL）。下行為主時(shí)隙 為12:2:0（GP長(zhǎng)度可配置，且大于或等于2）：DDSUpattern周期為2ms，周期較短，有利于降低時(shí)延5典型幀結(jié)構(gòu)比較選項(xiàng)屬性?xún)?yōu)勢(shì)劣勢(shì)option1DDDSUDDSUU，2.5ms雙周期，S配比為10:2:2（可調(diào)整）上下行時(shí)隙配比均衡，可配置長(zhǎng)PR

6、ACH格式雙周期實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜option2DDDSU，2.5ms單周期，S配比為10:2:2（可調(diào)整）下行有更多的slot，有利于下行吞吐量， 單周期實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單無(wú)法配置長(zhǎng)PRACH格式option3DSDU,2ms周期，S配比為10:2:2（可調(diào)整）。U配比為1:2:11（GP長(zhǎng)度可調(diào)整）有效減少時(shí)延轉(zhuǎn)換點(diǎn)增多option4DDDU，2.5ms周期，UL配比為1:1:12DL配比為12:1:1， 每個(gè)slot都存在上下行，調(diào)度時(shí)延縮短存在頻繁上下行轉(zhuǎn)換，影響性能option5DDSU，2ms單周期，S配比為12:2:0有效減少調(diào)度時(shí)延最多支持5波束掃描，無(wú)法配置長(zhǎng)PRACH格式經(jīng)過(guò)中移動(dòng)組織討論，

7、目前主要集中在option1、option2和option5三種選項(xiàng)。最終是否選擇option1，需要通 過(guò)外場(chǎng)測(cè)試確定PRACH信道短格式是否覆蓋受限。6速率影響因素分析小區(qū)吞吐量影響因素：幀結(jié)構(gòu)調(diào)制方式 系統(tǒng)可用帶寬(目前版本100mHz) 每slot每PRB可用于傳數(shù)的RE數(shù)(控制區(qū)及DMRS)可用資源 上下行占比(opt1:3:7) 上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)(opt1：slot3和slot7) DCI與PDSCH的間隔 UCI與PUSCH的間隔 HARQ進(jìn)程數(shù)調(diào)度時(shí)序 下行256QAM 上行64QAM，后續(xù)支持256QAM 下行最大TBS。 上行最大TBS 最大碼率(0.948)最大TBS最大流數(shù)

8、 支持端口數(shù)(12) 支持天線(xiàn)數(shù)(192) 流數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致碼率的降低峰速=可用資源*碼率*調(diào)制方式*流數(shù)*a*上下行占比/時(shí)間7吞吐量=可用資源*碼率*調(diào)制方式*流數(shù)*a*上下行占比/時(shí)間，a為多流干擾導(dǎo)致的碼率下降系數(shù)，需要仿真確定UE能力中支持的最大帶寬系統(tǒng)配置給UE的最大BWPUE支持的端口數(shù)UE天線(xiàn)數(shù)UE下行能力支持的最大TBS UE上行能力支持的最大TBSUE的支持的Pmax(23/26) 干擾情況及碼率 幀結(jié)構(gòu)、調(diào)度時(shí)序等其他影響因素支持的最大TBS支持的最大流數(shù)支持的最大帶寬UE峰值速率影響因素：UE峰值速率及小區(qū)吞吐量UE峰速上行100MHz帶寬，30%上行UE峰值速率大于175Mbps64QAM2流100MHz帶寬，30%上行UE峰值速率大于350MbpsQAM4流下行100MHz帶寬，70%下行UE峰值速率大于1.3Gbps256QAM4流100MHz帶寬，70%下行UE峰值速率大于0.65Gbps256QAM2流小區(qū)峰速上行100MHz帶寬，每小區(qū)的30%上行吐量不低于700Mbps64QAM8流100MH