时域结构 | 带你读《5G 空口设计与实践进阶 》之十七

NR 空口资源综述

3.1.4 Numerology

| 3.2 时域结构 |

在时域,NR 支持基于符号灵活定义的帧结构,以满足各种时延需求。在LTE TDD 中,共定义了 7 种帧结构、9 种特殊子帧格式,见表 3-5 和表 3-6。可以看到,LTE TDD 帧以 5 ms 和 10 ms 为周期,且以准静态配置为主,在高层配置了某种帧结构后,网络在一段时间内均采用该帧结构。不同于 LTE TDD,NR 为满足更细颗粒度的调度需求,更多的是定义大量的时隙格式。并且 NR从一开始设计就支持准静态配置和快速配置,支持更多周期配置,如 0.5 ms、0.625 ms、1 ms、1.25 ms、2 ms、2.5 ms、5 ms、10 ms。此外,时隙中的符号可以配置为上行、下行或灵活符号,其中灵活符号可以通过物理层信令配置为下行或上行符号,以灵活支持突发业务。

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3.2.1 自包含时隙/子帧

如图 3-14 所示,NR 中的时隙可配置为 3 种类型,其中 Type 1 为下行时隙,Type 2 为上行时隙, Type 3 为灵活时隙。 Type 3 又称为自包含时隙(Self-contained Slot),具体可细分为 DL-dominant 时隙和 UL-dominant 时隙。DL-dominant 时隙中的上行传输符号可用于上行控制信息以及参考信号 SRS 的传输,同理,UL-dominant 时隙中的下行传输符号可用于下行控制信息的传输。

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需要特别说明的是,在通信系统中,自包含特性是指接收机解码一个基本数据单元时,无须借助其他基本数据单元,自身就能够完成解码。对应在 NR中,其自包含特性使解码一个时隙或一个波束内的数据时,所有的辅助解码信息,例如参考信号 SRS 和 HARQ ACK 消息,均能够在本时隙或本波束内找到,而不需要依赖其他时隙或波束。而在 LTE 中,由于不具备自包含特性,基站或终端在解码某一时隙或波束的数据时,需要缓存其他时隙或波束的数据,这相应地要求 LTE 基站或终端增加额外的存储硬件配置,同时承担额外的非本时隙或波束的计算负荷。因此,可以说,NR 的自包含特性降低了对基站及终端的软硬件配置要求。
此外,NR 的自包含特性也能够实现更快的下行 HARQ 反馈和上行数据调度,以及更快的信道测量。例如,在某个 TDD 制式的 NR 帧中,如图 3-15 所示。针对一个长度为 14 个 OFDM 符号的自包含时隙,下行控制信息和参考信号 SRS 可以放在时隙的前部,当终端接收到下行数据时,已完成对下行控制信息和 RS 的解码,随即能够开始解码下行数据。根据下行数据的解码结果,终端能够在上下行切换的保护时间 GP 内,准备好 HARQ ACK 等上行控制信息。一旦切换到上行链路发送时间,可以随即发送上行控制信息。这样,基站和终端能够在一个时隙内完成数据的完整交互,降低 RTT 时延。此外,自包含特性也使 SRS 能够在更小的周期内发送,而无须像 LTE 一样等待下一子帧的最后一个符号。更小的 SRS 发送周期有助于快速跟踪信道的变化,提升 MIMO性能。

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通过符号级的时隙配置,同一个子帧中也能同时包含 DL 信息、UL 信息和保护间隔(GP),即构成自包含子帧,如图 3-16(a)所示。但考虑到自包含子帧对终端硬件处理的延时要求很高,较低端的终端可能不具备相应的硬件能力,图 3-16(b)给出了较低要求的方案。这种方案中,HARQ 反馈有更多的时间余量,从而降低了对终端硬件处理能力的要求。并且,这种配置很容易通过信令指示终端进行支持。
需要注意的是,在自包含时隙/子帧的配置中,如果存在频繁的上下行切换,将带来较大的 GP 开销。
上下行时隙/子帧的实际配比由高层参数指定,可通过多层嵌套配置,也可以独立配置,如图 3-17 所示。

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3.2.2 灵活时隙符号配比

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