5G帧结构解析
5GNR帧结构详解
5GNR帧结构详解5G NR（New Radio）是5G移动通信标准中的无线接入技术。
5G NR的帧结构是指无线信号的组织方式，包括子帧、时隙和符号等关键参数。
下面为您详细介绍5G NR帧结构。
1.概述5GNR的帧结构采用了比较灵活的设计，以适应不同应用场景的需求。
它支持以下几种类型的帧结构：-FDD（频分双工）：上行和下行使用不同的频谱。
-TDD（时分双工）：上行和下行共用相同的频谱，通过时隙划分来区分上下行传输。
-SDL（单向链路）：上行和下行传输分别在不同的频段上进行。
2.子帧5G NR的子帧是帧结构的基本单位，每个子帧持续时间为1毫秒（ms）。
子帧可以进一步划分为时隙和符号。
3.时隙时隙是子帧的更小单位，每个子帧被划分为14个时隙。
每个时隙的持续时间为0.071ms。
对于不同的帧结构类型，时隙的分配方式也有所不同。
4.符号符号是时隙的更小单位，每个时隙由一个或多个符号组成，每个符号持续时间为2.08微秒（μs），每个子帧中共有12个符号（1个半扩展符号和10个整数扩展符号）。
5.帧结构类型5GNR支持多种帧结构类型，下面以TDD帧结构为例进行介绍。
（1）TDD帧结构TDD帧结构中的上行和下行传输共用相同的频谱，上下行传输的区分通过时隙划分来完成。
TDD帧结构中的子帧可以分为两类：上行子帧和下行子帧。
每个帧周期内，根据需求，可以配置不同数量的上行和下行子帧。
上行子帧和下行子帧的时隙分配如下：-上行子帧：用于上行数据传输，包括控制信令和用户数据。
分为三个部分：上行同步部分、上行时隙部分和上行保护间隔。
-下行子帧：用于下行数据传输，包括控制信令和用户数据。
分为两个部分：下行同步部分和下行时隙部分。
在TDD帧结构中，上行和下行资源的分配是灵活可配置的，可以根据实际需求进行调整。
6.帧结构内部每个子帧内部-上行同步部分：包括一个时隙的符号。
-上行时隙部分：包括7个时隙的符号。
-上行保护间隔：用于避免上行和下行资源冲突，包括4个时隙的符号。
5G帧结构
一、SCS （sub-carrier space）- 子载波间隔在5G中，频域上的子载波间隔是可变的，而LTE中，子载波间隔固定为15KHz。
在38.211中，规定了5种可用的子载波间隔，其中只有子载波间隔为60KHz时，可应用扩展循环前缀。
每种子载波间隔对应的非常重要，在协议中的多个地方可能用到。
频域上，1个RB=12个子载波间隔。
二、Slot在时域上，5G和LTE相同的是，1个帧=10ms， 1个帧中包含10个子帧，每个子帧=1ms。
不同的是，在LTE中一个子帧中固定包含两个slot，1个slot=0.5ms。
在5G中，1个子帧所包含的slot个数是根据子载波间隔而变化的：另外，在5G中，每个slot中的symbol数也和LTE不同，固定为14个。
时隙长度：因为子载波间隔不同会有所不同，一般是随着子载波间隔变大，时隙长度变小。
如下图所示。
（正常CP，每个时隙有14个符号）两种帧结构，实际上是非MBSFN子帧的物理信道的循环前缀（CP:Cyclic Prefix）长度，它是上下行公用的一个参数，就是循环两种循环前缀。
以下OFDM的符号数量指的是LTE的。
一种采用的是一般循环前缀（Normal CP），则一个时隙里可以传7个OFDM。
另一种采用的是扩展循环前缀（Extended CP），一个时隙里可以传6个OFDM。
Extended CP可以更好的抑制多径延迟造成的符号间干扰、载频间干扰，但是它一个时隙只能传6个OFDM，和Normal CP相比代价是更低的系统容量，在LTE FDD中默认使用Normal CP。
在5G中，每个slot中的symbol数与LTE不同，固定为14个。
三、RB（Resource Block）与LTE中对RB的定义不同，在38.211中，定义5G RB为频域上连续的12个子载波，并没有对RB的时域进行定义。
对比36.211中，对LTE RB的定义：四. Point A这是5G中新增的概念，Point A相当于一个频域上的参考点。
5g帧结构解析说明
5G帧结构解析3GPP正在定义5G NR(New Radio)的物理层，相对于4G，5G最大的特点是支持灵活的帧结构。
WHY？因为5G要支持更多的应用场景，其中，超高可靠低时延（URLLC）是未来5G的关键服务，需要比LTE时隙更短的帧结构。
这是怎样的一种帧结构呢？1 NumerologyNumerology这个概念可翻译为参数集，大概意思指一套参数，包括子载波间隔，符号长度，CP长度等等。
5G的一大新特点是多个参数集（Numerology），其可混合和同时使用。
Numerology 由子载波间隔（subcarrier spacing）和循环前缀（cyclic prefix）定义。
在LTE/LTE-A中，子载波间隔是固定的15kHz，5G NR定义的最基本的子载波间隔也是15kHz，但可灵活可扩展。
所谓可灵活扩展，即NR的子载波间隔设为15*(2^m) kHz，m ∈ {-2, 0, 1, ..., 5}，也就是说子载波间隔可以设为3.75kHz、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz...（如下表）：2 帧结构对于5G帧结构，由固定结构和灵活结构两部分组成。
如上图，与LTE相同，无线帧和子帧的长度固定，从而允许更好的保持LTE与NR间共存。
这样的固定结构，利于LTE和NR共同部署模式下时隙与帧结构同步，简化小区搜索和频率测量。
不同的是，5G NR定义了灵活的子构架，时隙和字符长度可根据子载波间隔灵活定义。
3 Mini-Slots5G定义了一种子时隙构架，叫Mini-Slot。
Mini-slots主要用于超高可靠低时延（URLLC）应用场景。
如上图（红色方框），Mini-Slot由两个或多个符号组成（待进一步研究），第一个符号包含控制信息。
对于低时延的HARQ可配置于Mini-Slot上，Mini-Slot 也可用于快速灵活的服务调度，估计仅一些5G 终端支持Mini-Slot。
5G帧结构与物理资源
Slot 4:UL
Slot 5:DL
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 4 4 5 4 5 4 5 5 5
SRS
PUS CH
层数
1~8层 1 1
波形
CP-OFDM CP-OFDM CP-OFDM
下行物理信道和信号时频域分布示意图
下行物理信道和信号时频域分布的示意图：灵活的物理信道和信号设计，一切皆调度/可配置；
– PDCCH：时域占用Slot前1~3符号，频域使用资源可配置；支持PDCCH和PDSCH相同符号上FDM资源共享； – DMRS for PDSCH：时域位置可配置；频域密度和使用资源可配置；支持DMRS和PDSCH相同符号上FDM资源共享； – SSB：时域位置固定；频域占用20RB，频域位置可配置；支持SSB和PDSCH相同符号上FDM资源共享； – CSI-RS：时域位置可配置，频域位置和带宽可配置；支持CSI-RS和PDSCH相同符号上FDM资源共享；
DL
GP
DMR S
DL
For
PUS CH
PRACH
BWP
Short PUCCH
Long PUCCH
感谢聆听，Leabharlann 谢!– 波形生成：每个天线端口信号生成OFDM信号。
Code words
Scrambling
Scrambling
Modulation mapper
Modulation mapper
Layers
Layer mapper
Antenna Port mapper
5gnr中灵活帧结构的概念
5gnr中灵活帧结构的概念
5G NR中的灵活帧结构是指将资源分配和调度的灵活性引入到5G帧结构中，以适应不同应用场景和需求的变化。
在传统的无线通信系统中，帧结构通常是固定的，所有用户在同一个帧中分享资源。
然而，5G NR引入了一种灵活的帧结构，可以根据不同的需求来配置帧。
灵活帧结构可以通过以下方式实现：
1. 子帧划分：帧可以被划分为不同的子帧，每个子帧可以有不同的长度和资源分配规则。
这使得可以在同一个帧中服务不同的用户或应用。
2. 时域划分：帧可以按照时间进行划分，将帧中的资源分配给不同的子载波，从而实现对不同应用的支持。
3. 频域划分：帧可以按照频率进行划分，将频谱资源分成不同的频段，以适应不同用户和应用的需求。
通过灵活帧结构，5G NR可以更好地适应不同应用场景和需求的变化，提供更高的灵活性和效率。
这使得5G系统可以支持多种不同的服务，包括增强型移动宽带、物联网、车联网和工业自动化等。
5G系统无线帧结构详解
5G无线帧结构详解4G LTE 帧结构 type 2GP UpPTSDwPTS5G NR帧结构Cyclic prefix0 15 Normal1 30 Normal2 60 Normal, Extended3 120 Normal4 240 Normalµ[kHz]152⋅=∆µf0 14 10 11 14 20 22 14 40 43 14 80 84 14 160 165 14 320 32µslotsymbNµframe,slotNµsubframe,slotN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及符号长度与SCS有关✓特殊子帧位置灵活配置eMBB场景，按照30kHz子载波间隔，各厂家提出了典型的帧结构Option 1~Option 5，系统可支持其中的一种或多种（静态配置）Option 12.5ms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UL slot，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DDDSUpattern周期为2.5ms，1个UL slot，下行有更多的slot，有利于下行吞吐量。
Option 3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2ms，1个UL slot，有效减少时延。
转换点增多（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）：DDDUpattern周期为2.5ms，存在频繁上下行转换，影响性能。
5G无线帧结构详细解读
5G无线帧结构详细解读移动通信中，数据在无线网络上是以帧（Frame）为单位进行传输的，其实就是数据传输的时间单位而已。
帧一般占用的时间很短，比如LTE一个无线帧才10ms，子帧更是仅有1ms，这样便可以实现1s内给多个用户的数据分配不同的子帧去传输数据，由于子帧切换非常快（LTE TTI=1ms）用户感觉自己是在实时传输。
与LTE相同，5G无线帧和子帧的长度固定，从而允许更好的保持LTE与NR间共存。
不同的是，5G NR定义了灵活的子构架，时隙和字符长度可根据子载波间隔SCS灵活定义。
•无线帧=10（ms）•子帧=1（ms）•时隙=12/14个符号周期（ms）•符号周期=1/SCS +CP长度（ms）与4G LTE相比，5G NR支持多种不同类型的子载波间隔。
5G采用u这个参数来表述载波间隔，比如u=0代表等同于LTE的15kHz，其他的各项配置如下图所示。
根据公式符号周期=1/SCS +CP长度，我们可以知道随着u的变化，符号周期成比例变化，相应的CP也成比例变化。
即随着子载波间距的增大，时隙会变短。
•当NR SCS=15khz时，此时NR时隙=14个符号=1ms•当NR SCS=30khz时，此时NR时隙=14个符号=0.5ms•当NR SCS=60khz时，此时NR时隙=12/14个符号(12对应扩展CP，14对应普通CP)=0.25ms•当NR SCS=120khz时，此时NR时隙=14个符号=0.125ms •当NR SCS=240khz时，此时NR时隙=14个符号=0.0625ms与LTE 按子帧进行调度不同的是，时隙是NR的基本调度单位，更高的子载波间隔导致了更小的时隙长度，因而数据调度粒度就更小，更适合于时延要求高的传输。
(此外5G定义了一种子时隙构架，叫Mini-Slot。
Mini-slots主要用于超高可靠超低时延（URLLC）应用场景。
Mini-Slot由两个或多个符号组成，第一个符号包含控制信息。
5g标准物理帧结构
5g标准物理帧结构
5G标准物理帧结构主要由三个部分组成：
1.物理信号：包括参考信号（Reference Signal）和数据信号（Data
Signal）。
参考信号用于接收端进行信道估计和相位跟踪，以支持相干
检测和解调。
数据信号包含实际传输的数据信息。
2.物理信道：物理信道是传输物理信号的载体，在物理层提供可靠的传
输。
在5G标准中，物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。
3.传输时隙：传输时隙是物理帧的基本单位，一个传输时隙通常包含一个
物理信号、一个物理信道和一个或多个数据符号。
在5G标准中，传输时隙的大小是固定的，为固定的时间长度。
此外，5G标准物理帧结构还具有灵活性和可扩展性，可以根据不同的应用场景和需求进行调整和优化。
例如，可以通过调整物理帧的长度、调整物理信道的数量和映射关系等方式来满足不同的传输需求。
总之，5G标准物理帧结构是5G通信系统中的重要组成部分，它提供了可靠的物理层传输服务，支持高速数据传输和多样化的应用场景。
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5G帧结构解析
发布时间：2017-08-23 10:33:15
来源：网优雇佣军
标签：5G帧结构时延
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3GPP正在定义5G NR(New Radio)的物理层，相对于4G，5G最大的特点是支持灵活的帧结构。
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WHY
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因为5G要支持更多的应用场景，其中，超高可靠低时延（URLLC）是未来5G 的关键服务，需要比LTE时隙更短的帧结构。
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这是怎样的一种帧结构呢
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1 Numerology
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Numerology这个概念可翻译为参数集，大概意思指一套参数，包括子载波间隔，符号长度，CP长度等等。
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5G的一大新特点是多个参数集（Numerology），其可混合和同时使用。
Numerology由子载波间隔（subcarrier spacing）和循环前缀（cyclic prefix）定义。
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在LTE/LTE-A中，子载波间隔是固定的15kHz，5G NR定义的最基本的子载波间隔也是15kHz，但可灵活可扩展。
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所谓可灵活扩展，即NR的子载波间隔设为15*(2^m) kHz，m ∈ {-2, 0, 1, ..., 5}，也就是说子载波间隔可以设为、、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz...（如下表）：
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2 帧结构
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对于5G帧结构，由固定结构和灵活结构两部分组成。
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如上图，与LTE相同，无线帧和子帧的长度固定，从而允许更好的保持LTE与NR间共存。
这样的固定结构，利于LTE和NR共同部署模式下时隙与帧结构同步，简化小区搜索和频率测量。
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不同的是，5G NR定义了灵活的子构架，时隙和字符长度可根据子载波间隔灵活定义。
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3 Mini-Slots
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5G定义了一种子时隙构架，叫Mini-Slot。
Mini-slots主要用于超高可靠低时延（URLLC）应用场景。
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如上图（红色方框），Mini-Slot由两个或多个符号组成（待进一步研究），第一个符号包含控制信息。
对于低时延的HARQ可配置于Mini-Slot上，Mini-Slot 也可用于快速灵活的服务调度，估计仅一些5G 终端支持Mini-Slot。
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4 同步信号
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为了连接网络，5G UE需执行初始小区搜索，其主要目的：
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寻找信号最强的小区来连接
获取系统帧timing，即帧的起始位置
确定小区的PCI
解调参考信号
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为了支持小区搜索，需用到PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号）。
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PSS和SSS在同步信号块（Synchronisation Signal Block）里传输，与PBCH（物理广播信道）一起，配置于固定的时隙位置，如下图：
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在初始小区搜索期间，UE通过匹配滤波器对接收信号和同步信号序列进行相关，并执行以下步骤：
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1）发现主同步序列，获得符号和5ms帧timing。
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2）发现辅同步序列，检测CP长度和FDD / TDD双工模式，并从匹配滤波器结果中获得准确的帧timing，从参考信号序列索引获取CI。
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3）解码PBCH并获得基本的系统信息。
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为了支持波束扫描，同步信号块被组织成一系列脉冲串（burst），并周期性发送。
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5 PBCH（物理广播信道）
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PBCH向UE提供基本的系统信息，任何UE必须解码PBCH上的信息后才能接入小区。
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例如，PBCH提供的信息包括（待进一步讨论）：
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下行系统带宽
无线电帧内的定时信息
同步信号脉冲发送的周期性
系统帧号
其他较高层信息（待进一步讨论）
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其他广播信息被映射到共享信道上。
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6 同步信号和PBCH的映射
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目前，3GPP正在讨论同步信号和PBCH如何映射到物理资源。
一种可能的映射如下图：
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PSS/SSS/PBCH只有4个符号，这样可确保快速的获得时间。
PSS/SSS的保护带确保减少干扰。
所有5G UE都必须支持24个PRB的带宽。
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同步信号块带宽取决于子载波间隔，如下图所示：
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7 系统信息
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系统信息获取采用分级的方式。
基本小区配置信息由PBCH提供，共享信道进一步提供更多的系统信息。
完整的信息可以通过以下步骤获得：
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1）UE读取提供基本小区配置的PBCH，并找到下行控制信道（其调度共享信道）。
2）UE读取为所有其他系统信息块提供调度信息的最小系统信息。
3）UE读取其他所需的系统信息。
4）UE请求系统信息，例如，仅与特定UE相关的系统信息。
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参考：3GPP TS , TS , TS , TS , TS , TS , TS。