《5G NR物理层技术详解：原理、模型和组件 》 —2.7　帧结构

2.7　帧结构

NR帧结构遵循三个关键设计原则，以增强向前兼容性，并且减少不同功能之间的交互。第一个原则是传输自包含原则。一个时隙和一个波束中的数据可以独立解码，而不依赖于其他时隙和波束。这意味着在给定时隙和给定波束中已经包含解调数据所需的参考信号。第二个原则是时频集中传输原则。集中传输有助于将来引入新的传输类型，同时兼容现有的数据传输类型。NR的帧结构避免了将控制信道映射到整个系统带宽。第三个原则是时隙之间和不同传输方向之间避免静态的或者严格的定时关系。例如，5G NR使用异步HARQ，取代了4G所使用的需要预先设定重传时间的同步HARQ。

NR帧结构支持TDD和FDD传输，并可工作于授权和非授权频谱。它支持极低时延、快速HARQ确认、动态TDD、与LTE共存以及可变长度的传输（例如，URLLC的持续时间短而增强MBB（eMBB）的持续时间长）。图2-5提供了TDD模式下不同场景的NR帧结构的示例。

NR还可以采用微时隙来支持具有灵活起始位置并且持续时间短于常规时隙的传输。原则上，微时隙可以短至一个OFDM符号，而且可以随时开始。在Release 15中，微时隙限制为2个、4个和7个OFDM符号。微时隙在很多场景中都很有用，包括低时延传输、非授权频谱的传输以及毫米波频谱中的传输。在低时延场景下，传输需要立即开始而无须等待到时隙边界才开始传输（比如，超可靠低时延通信（URLLC））。在非授权频谱上传输时，采用微时隙很有好处，比如可以在先听后说（Listen-Before-Talk，LBT）机制之后立即开始传输。因为毫米波有大量可用带宽，大多数的数据包用几个OFDM符号就可以传送完。图2-5提供了URLLC和基于LBT在非授权频谱使用微时隙传输的示例，并说明对不要求极低时延的业务（例如eMBB）可以采用多个时隙聚合的方式。较长的传输持续时间有助于增加覆盖或减少（在TDD模式中）因上下行转换而导致的开销，以及参考信号和控制信息的传输开销。

通过采用同时接收和发送（即下行链路和上行链路可以在时间上重叠），相同的帧结构也可用于FDD。这种帧结构也适用于设备到设备（D2D）通信。在D2D的情况下，下行时隙结构可用于由终端发起（或调度）的传输，而上行时隙结构可以用于终端响应的传输。

图2-5　NR物理层帧结构示例

为了获得低时延，一个时隙（或在时隙聚合情况下的一组时隙）的控制信号和参考信号前置于该时隙（或该组时隙）的开始位置，如图2-6所示。NR帧结构也允许快速的HARQ确认，即解码操作在接收下行数据期间进行，UE在保护间隔（guard period）期间（即从下行接收切换到上行发送时）准备HARQ确认。NR支持极短长度的上行控制信号（伴随着较长的格式），以提供从终端到基站的快速HARQ反馈。图2-6显示了一个自包含时隙的例子，其中从数据发送结束到接收来自终端的确认的时延仅为一个OFDM符号。

图2-6　自包含时隙