5G NR 无线帧结构
因工作需要，学习些了5G相关的知识。网上发现一个英文网站很不错，作者用通俗易懂的文字介绍5G通讯相关的基本概念，相关知识，对于5G感兴趣的小伙伴来说是个很好的平台。
Sharetechnote:https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_FrameStructure.html
一方面，这位作者的文章十分受用，我也想通过自己的翻译加深对于5G的学习和理解；
另一方面，翻译成中文，也希望对于因语言而受限于接触优质资源的小伙伴有帮助。
所以，今后我会每周至少翻译一篇Sharetechnote中关于5G的文章，也欢迎大家的沟通交流及批评指教。
第一篇 5G NR 无线帧结构
关于5G NR的数据帧结构，学术领域和3GPP组织都有过很长久的讨论。现在我们对于5G NR的无线帧结构应该是什么样子有了比较清晰和一致的认识。
在这篇文章中，我会描述在3GPP (38.211)中定义的数据帧结构。如果基于你个人的爱好或者研究，对关于无线帧结构定义的长久讨论和研究历史有兴趣，你可以参考这个链接：
https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_FrameStructure_Candidate.html
1. 参数集-子载波间隔
与LTE的参数集u不同(子载波间隔和symbol的长度)，5G NR与LTE最大的不同在于5G NR支持多种类型的SCS(子载波间隔)，(而LTE只支持一种SCS，15KHz)。38.211中有总结NR参数集，我把它转换成表格，以便让读者对参数集有更直观的理解。
你可以看到，每个参数集都用u(希腊字母，mu)表示。参数集(u=0)代表SCS为15KHz，与LTE相同。你可以看到第三列，其他u值对应的SCS是从u=0对应值的2次方得出来的。
SCS=15KHz*2^n, n=u的值；比如u=2时,对应SCS是60KHz。
2. 参数集和时隙长度
如下图所示，时隙的长度因参数集的不同而不同。基本的趋势是SCS越大，时隙长度越小。实际上这种趋势源于OFDM的本质。你会在Radio Frame Structure section看到时隙长度来源详细说明。
3. 参数集和支持的信道
并不是每个参数集都可以被用于每个物理信道或者信号。
即，有部分具体的参数集被用于特定类型的物理信道，虽然大部分的参数集可以被应用于所有类型的物理信道。下表给出不同数集可以被用于哪种物理信道。
4. 参数集-采样时间
参数集不同，采样时间不同。如下是最常用的时间单位Tc,Ts的值。
- Tc = 0.509 ns
- Ts = 32.552 ns
参考如下链接理解这些值如何得到的。https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_Phy_TimingUnit.html
5. 无线帧结构
如上所述，5G NR支持多种参数集，无线帧结构因为u的不同，也会稍有不同。然而，忽略u，一个无线帧和无限子帧都是相同的。一个无线帧的长度是10ms，一个无线帧的长度1ms,这个是不变的。
所以对不同的参数集如何去适应这种不同的物理属性呢？答案就是在同一子帧中设定不同数量的时隙。有另一个随着参数集不同而变化的参数，就是在一个时隙中符号的个数。然而，一个时隙中符号的个数并不是随着参数集的变化而变化的，它只随着时隙配置类型的改变而改变。配置为0时，一个时隙的symbol的个数一直是14，时隙配置为1时，一个时隙中symbol的个数就是12。
下面我们来看下每个参数集和时隙配置对应的无线帧结构。
<标准CP，参数集=0>
在这个配置中，一个子帧中只有一个时隙，即一个无线帧包含10个时隙。一个时隙中包含14个OFDM符号。
<标准CP, 参数集=1>
在这个配置中，一个子帧中包含2个时隙，即一个无线帧中包含20个时隙。一个时隙中包含14个OFDM符号。
<标准CP，参数集=2>
在这个配置中，一个子帧包含4个时隙，即一个无线帧包含40个时隙。一个时隙包含14个OFDM符号。
<标准CP，参数集=3>
在这个配置中，一个子帧包含8个时隙，即一个无线帧包含80个时隙。一个时隙包含14个OFDM符号。
<标准CP，参数集=4>
在这个配置中，一个子帧包含32个时隙，即一个无线帧包含320个时隙。一个时隙包含14个OFDM符号。
<标准CP，参数集=5>
在这个配置中，一个子帧包含32个时隙，即一个无线帧包含320个时隙。一个时隙包含14个OFDM符号。
<标准CP，参数集=6>
在这个配置中，一个子帧包含64个时隙，即一个无线帧包含640个时隙。一个时隙包含14个OFDM符号。
<扩展CP，参数集=2>
在这个配置中，一个子帧包含4个时隙，即一个无线帧包含40个时隙。一个时隙包含12个OFDM符号。
6. 时隙格式
时隙的格式表明一个时隙中每一个symbol是如何使用的。它定义了在一个具体的时隙中哪些符号使用来做上行，哪些symbol做下行。在LTE TDD中，如果一个子帧(等同于NR中的一个时隙)配置为DL或者UL，那么这个子帧中的所有符号都必须被配置为UL或者DL。但是在NR中，在一个时隙中的符号，可以被配置如下多种多样的形式。
我们不必使用每个时隙中的每一个符号(这就类似于LAA 子帧中的概念，只有一部分的子帧是用于传输数据的)。单个时隙可以被分为多个连续的符号可以被配置为DL/UL/Flexible(灵活) 。
从理论上讲，我们可以在一个时隙内想到几乎无限数量的 DL 符号、UL 符号、灵活符号的可能的组合。但是 3GPP 只允许在一个时隙内有 61 个预定义的符号组合，如下表所示。 这些预定义的符号分配一个时隙称为时隙格式。 （有关这些时隙格式在实际操作中如何使用的详细信息，请参阅插槽格式组合页面）。
<38.213 v15.7 -Table 11.1.1-1: Slot formats for normal cyclic prefix>
D : Downlink, U : Uplink, F : Flexible
为什么我们需要这么多的时隙格式呢？
显然这并不是为了让我们的工作变得更难。这是为了使NR调度灵活，特别是对于TDD操作。通过使用一种时隙格式或按照顺序组合不同的时隙格式，我们可以实现各种不同类型的调度，如下例所示（这些示例基于 5G NEW RADIO : Designing For The Future (Ericsson Technology Review)）
6. 资源网格
NR 的资源网格定义如下。 如果只看图，你会认为它与 LTE 资源网格几乎一模一样。 但是物理维度（即，子载波间隔、无线电帧内的 OFDM 符号数量）在 NR 中会因参数集不同而不同。
下行链路和上行链路的最大资源块数定义如下（这与 LTE 不同）。 以下是你可以在 RRC 消息和 DCI 中配置的最大 RB 数。 就射频而言，你可能需要比这更宽的带宽，因为需要考虑保护频带。 请参阅此页面以估算射频频谱（射频带宽）。
< 38.101-1 v17.6 : Table 5.3.2-1: Maximum transmission bandwidth configuration NRB : FR1 >
< 38.101-2 v17.6 - Table 5.3.2-1: Maximum transmission bandwidth configuration NRB : FR2 >
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