技术编程|点点滴滴学5G—一文读懂5G帧结构
引言
就最基本的帧结构而言 ， 5G和4G之间有着非常大的差异 ， 让初学者很苦恼 ， 5G淡化了4G中的子帧的概念且时隙成为了最基本的调度单位 ， 另外由于5G要支持多种多样的部署场景 ， 适应从1GHZ到毫米比的频谱范围 ， 因此5G帧结构最大的特点就是支持灵活的帧结构 。 本文通过介绍4G和5G的差异性以及5G帧结构的基本原理 ， 让初学者能尽快掌握5G帧结构知识 ， 也为学习5G物理层打下良好的基础 。
本文插图
图1
1. 帧结构的基本概念
（1） 帧 ， 帧长
帧（数据帧）是数据链路层的协议数据单元 ， 它包括三部分：帧头、数据部分和帧尾 。 其中帧头和帧尾包含一些必要的控制信息 ， 数据部分则包含网络层传下来的数据 ， 5G的帧长和4G一样 ， 都是10ms 。
(2) 子帧 ， 子帧长
每个帧可分为10个子帧 ， 5G和4G的每个子帧都为1ms 。
(3) 子载波
子载波是频域上的最小单位 ， 在4G中子载波间隔固定为15KHZ且4G只支持一种子载波间隔SCS ， 而5G定义的最基本的子载波间隔也是15KHZ ， 但可灵活扩展 。 所谓可灵活扩展 ， 即5G子载波间隔可定于为2的u次方*15HZ(具体参考图2)
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图2
也就是说子载波间隔可以设置为15KHZ、30KHZ和60KHZ等等 ， 其上限和下限分别是240KHZ和15KHZ(这里的上限和下限分别由循环前缀CP和相位噪声+多普勒效应决定)
(4) 时隙
时隙是时域上的最小单位 ， 在4G中每个时隙周期为0.5ms且一个子帧包含2个时隙 ， 而5G随着子载波间隔变大 ， 时隙长度会变小（如图3所示）
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图3
说到这里5G帧结构就长这个样子（如图4所示）
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图4
那么4G和5G帧结构有什么相同和不同之处呢？5G无线帧和子帧长度固定 ， 从而更好的保持4G/5G间共存 ， 利于4G和5G共同部署模式下时隙和帧结构同步 ， 简化小区搜索和频率测量；同时5G定义了灵活的子载波间隔 ， 时隙和字符长度可根据子载波间隔灵活定义 ， 适应多种业务 。
2.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的帧配置相类似 ， 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) 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
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【技术编程|点点滴滴学5G—一文读懂5G帧结构】图5
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