【5G NR】基础知识-5G帧结构_帧 5g-程序员宅基地
从今天开始，我们会陆续介绍一下5G NR的一些基础知识，基于这些基础知识的介绍，有利于我们进一步理解5G NR基带处理的架构设计和算法原理。本文主要参考了3GPP文档和一些网络资料。
5G NR（New Radio，新无线技术）作为第五代移动通信技术的核心，其信号的时频域结构是实现高速、时频域结构低延迟通信的基础。以下是5G信号的简要介绍：
本章从最基本的地方讲起，5G帧结构。
总体来说，与LTE相比，5G的帧结构更加灵活高效，大致有如下特点：
支持多种参数集Numerology（每一个参数集对应一种子载波间隔SCS）
子载波间隔：5,30,60,120,240,480,960 单位Khz
帧结构层次：帧（无线帧）-->子帧-->时隙（与LTE相同）
1个无线帧的长度：10ms（与LTE相同）
1个子帧长度：1ms（与LTE相同）
1个子帧内的时隙数：根据参数集而定
1个时隙内的OFDM符号数：正常CP为14
1个RB内的子载波数：12（与LTE相同）
子载波间隔
与LTE（子载波间隔和符号长度）相比， NR支持多种子载波间隔（在LTE中，只有15 Khz这种子载波间隔）。
在3GPP38.211中，有关于NR子载波间隔类型的总结。
具体的子载波间隔类型如下图所示：
图1 NR支持的子载波间隔类型（频域上，1个RB=12个子载波间隔）
时隙长度
如下图所示，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。
图2 正常CP情况下时隙的长度（每个时隙有14个符号）
图3 扩展CP情况下时隙的长度（每个时隙有12个符号）
支持信道的能力
不同的子载波间隔支持物理信道的能力不同，具体如下图所示：
图4 支持物理信道的能力
OFDM符号长度
图5 OFDM符号长度计算
无线帧结构
虽然5GNR支持多种子载波间隔，但是不同子载波间隔配置下，无线帧和子帧的长度是相同的。无线帧长度为10ms，子帧长度为1ms。
那么不同子载波间隔配置下，无线帧的结构有哪些不同呢？答案是每个子帧中包含的时隙数不同。在正常CP情况下，每个时隙包含的符号数相同，且都为14个。
- 子载波间隔=15Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧仅有1个时隙，所以无线帧包含10个时隙。一个时隙包
含的OFDM符号数为14。
图6 子载波间隔=15Khz（正常CP）
- 子载波间隔=30Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧有2个时隙，所以无线帧包含20个时隙。1个时隙包
含的OFDM符号数为14。
图7 子载波间隔=30Khz（正常CP）
- 子载波间隔=60Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧有4个时隙，所以无线帧包含40个时隙。1个时隙包含
的OFDM符号数为14。
图8 子载波间隔=60Khz（正常CP）
- 子载波间隔=120Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧有8个时隙，所以无线帧包含80个时隙。1个时隙包含
的OFDM符号数为14。
图9 子载波间隔=120Khz（正常CP）
- 子载波间隔=240Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧有16个时隙，所以无线帧包含160个时隙。1个时隙包
含的OFDM符号数为14。
图10 子载波间隔=240Khz（正常CP）
- 子载波间隔=480Khz（正常CP）
在这个配置中，一个子帧有32个时隙，所以无线帧包含320个时隙。1个时隙包
含的OFDM符号数为14。
图11 子载波间隔=480Khz（正常CP）
- 子载波间隔=60Khz（扩展CP）
在这个配置中，一个子帧有4个时隙，所以无线帧包含40个时隙。1个时隙包含
的OFDM符号数为12。
图12 子载波间隔=60Khz（扩展CP）
时隙格式
3GPP 38.211（从2.0.0开始）定义了许多不同的时隙格式。这种概念与传统的LTE TDD子帧配置相类似，但是又有很多不同点：
1、在NR时隙格式中，上下行业务是以符号作为转换点（在LTE TDD中，上下行业务是以子帧作为转换点）
2、与LTE TDD上下行子帧配置相比，在NR时隙格式中，上下行符号配置类型更多
3、38.211-表4.3.2-3仅适用于具有SFI_RNTI的DCI（即DCI 2_0）
尽管所有时隙格式看起来都像TDD结构，但这些也可以部署在FDD模式中。
图13 时隙格式
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