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文档简介
NR的物理资源(一)这个系列介绍NR的物理资源——在频域上,包括频段、频带、SCS、BWP、栅格、频点、带宽、RE和RB等概念,在时域上,包括无线帧、子帧、时隙、符号、CP、上行/下行配置比例(适用于TDD)、周期等概念。实际上,SCS和CP都是参数集(numerology)的构成,频域和时域也是紧密关联的,为了方便理解,这里还是分开来说。
先看频域。
总体来看,NR可用频率分为两个频段(FrequencyRange,简称FR):FR1(0.45GHz~6GHz,后续更新为0.41GHz~7.125GHz)和FR2(24.25GHz~52.6GHz)。FR1又称为Sub6(6GHz以下,更新后就不合适了),FR2又称为mmWave(毫米波)。FR1频率较低,传送损耗小,更适用于基础覆盖;FR2范围较宽,频率资源丰富,更适用于提升容量(或体验速率)。FR1又可分为两部分:Sub3(0.45GHz~3GHz)和C-Band(3GHz~6GHz)。C-Band是目前NR部署的主流频段。2018年,国内三大运营商(暂且忽略某电)从MIIT获得5G试用频率资源(2019年5G牌照发放后转正了):CM获得2515MHz~2675MHz(2.6GHz频段)和4800MHz~4900MHz(4.9GHz频段)共160MHz资源;CT获得3400MHz~3500MHz共100MHz资源;CU获得3500MHz~3600MHz资源——CT和CU频段(3.5GHz频段)首尾相连。
表面上,CM获得资源最多,实际上,2.6GHz频段产业不成熟,4.9GHz频段覆盖成本高,只好交给CM这个冤大头(3G的悲剧又重演了,谁让你老说利润高呢)。同时,2.6GHz频段的160MHz中,部分此前在CT和CU手上,而2575MHz~2635MHz为CM原有TD-LTE频段,“清频”和“重耕”,4G/5G协同优化,都是难题。CT和CU只各获得100MHz资源,但很快就“眉来眼去”,“共享共建”了(相当于同居,就差领证了),要说MIIT还真是“高瞻远瞩”啊!
往细里看,FR1和FR2划分为若干频带(Band),终端支持哪些频带,滤波器和天线等器件要进行相应的设计。在FR1中,频带和频率范围的对应关系详见3GPPTS38.101-1或3GPPTS38.104;在FR2中,频带和频率范围的对应关系详见3GPPTS38.101-2或3GPPTS38.104。根据双工模式(DuplexMode)的不同,频带又分为4种类型:FDD、TDD、SDL(SupplementaryDownlink,辅助下行)和SUL(SupplementaryUplink,辅助上行)。在FR1中,协议共定义40个Band:n1~n3、n5、n7~n8、n12、n14、n18、n20、n25、n28、n30、n65~n66、n70~n71、n74为FDD模式;n34、n38~n41、n48、n50~n51、n78~n79、n90为TDD模式;n29、n75、n76为SDL模式;n80~n86和n89为SUL模式。注意,部分频带存在重叠(比如说,n77包含n78)。在FR2中,协议共定义4个Band:n257、n258、n260、n261,均为TDD模式(FR2的表格就不画了)。
CM频率资源(2515MHz~2675MHz和4800MHz~4900MHz)对应n41(2496MHz~2690MHz)和n79(4400MHz~5000MHz),CT频率资源(3400MHz~3500MHz)和CU频率资源(3500MHz~3600MHz)对应n77(3300MHz~4200MHz)或n78(3300MHz~3800MHz)。n41、n77、n78和n79均为TDD模式。部分终端不支持n79,大概是认为4.9GHz频段不会大量部署(确实鸡肋),牺牲部分区域的性能,换取硬件成本的收益。在频带(Band)基础上,协议定义了频带组合(BandCombination),包括三种类型:1、CA(CarrierAggregation,载波聚合)场景的频带组合,包括intra-bandCA(contiguous或non-contiguous)和inter-bandCA(twobands或threebands);2、MR-DC场景中,eutra和nr的频带组合(详见3GPPTS38.101-3);3、TDD模式和SUL模式的频带组合,SUL载波不单独使用,用于弥补NR载波上行不足,扩大NR覆盖范围。CA、DC、SUL都比较复杂,就不展开了。
由上可见,三大运营商的试用频率资源(160MHz或100MHz)都小于所在频带的频率范围。实际上,在不考虑inter-bandCA情况下,100MHz用于“试用”完全足够了,因为协议限定了单个频带(band)最大系统带宽(载波带宽):在FR1中,最大系统带宽为100MHz;在FR2中,最大系统带宽为400MHz——当然,都远大于LTE的20MHz。
系统带宽不用非得按最大的配置,这样部署可以更灵活。比如说,在2.6GHz频段,CM可以在2515MHz~2575MHz(新增NR频段,和TD-LTE不重合)部署带宽为60MHz的NR系统。话说回来,运营商也可能没这么多资源——在很多国家和地区,频率资源需要通过拍卖获得,运营商可不是“慈善家”(万恶的资本主义),他倒是想拍100MHz,但不一定能赚回来啊!
在LTE中,系统带宽有6个选项:1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz。NR的选项多一些,但也是有限的——在FR1中,有13个选项:5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、40MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、90MHz、100MHz;在FR2中,有4个选项:50MHz、100MHz、200MHz、400MHz。不过,对于特定的频带,不是所有选项都支持(有的频带本来就没那么大),同时,可用选项还受限于SCS(SubCarrierSpacing),即子载波带宽。SCS是参数集(Numerology)的构成之一,可变的参数集是NR相对于LTE一个显著的不同之处。在LTE中,SCS固定为15KHz(preambleSCS除外),在NR中,SCS和μ对应(SCS=15KHzx2^μ)。如果用于数据,μ取值可为0、1、2、3,即SCS可为15KHz、30KHz、60KHz或120KHz;如果用于同步,μ取值可为0、1、3、4,即SCS可为15KHz、30KHz、120KHz或240KHz。对于特定的频带和SCS,3GPPTS38.104给出了可选的系统带宽。以FR1的n79为例,如果SCS为15KHz,系统带宽可为40MHz或50MHz,如果SCS为30KHz或60KHz,系统带宽可为40MHz、50MHz、60MHz、80MHz或100MHz。FR2相对简单,所有选项都可用,唯一限制是SCS为60KHz时系统带宽不能为400MHz。系统带宽(BSChannelBW,基站信道带宽)不能全部用于传输数据,两侧部分保留作为保护频带(guardband)。对于特定的系统带宽和SCS,3GPPTS38.104给出了最小保护频带(minimumguardband)。在(同一符号)不同参数集(NumerologyX和Y)复用的场景中,两侧的保护频带可能不一致,最小保护频带以最近的SCS为准(就像其他SCS不存在一样)。
例外场景是,在FR1中,如果SCS=15KHz和SCS=30KHz在同一符号复用,并且系统带宽大于50MHz,靠近SCS=15KHz一侧的保护频带应和SCS=30KHz一侧的保护频带相同;在FR2中,如果SCS=60KHz和SCS=120KHz在同一符号复用,并且系统带宽大于200MHz(就是400MHz),靠近SCS=60KHz一侧的保护频带应和SCS=120KHz一侧的保护频带相同。系统带宽和SCS对应的最小保护频带如上图所示,单位为KHz。举个例子:在FR1中,如果系统带宽为100MHz,SCS为30KHz,最小保护频带为845KHz。在FR2中,如果系统带宽为400MHz,SCS为120KHz,最小保护频带为9860KHz。
再看复用SCS场景。在FR1中,在同一符号复用SCS=15KHz和30KHz,如果系统带宽为20MHz(不大于50MHz),SCS=15KHz一侧的最小保护频带为452.5KHz,SCS=30KHz一侧的最小保护频带为805KHz;如果系统带宽为100MHz(大于50MHz),两侧的最小保护频带都为845KHz。系统带宽去掉保护频带,剩余部分才可用于传输数据。由此,根据系统带宽、最小保护频带和SCS,可以计算最大传输配置带宽(TransmissionBandwidthConfiguration)对应的RB(ResourceBlock)数量,如下图所示。和LTE一样,在NR中,1个RB包含12个SC——不过,在NR中,RB定义只和频域相关,和时域无关。举个例子。在FR1中,如果系统带宽为100MHz,SCS为30KHz,最小保护频带为845KHz,最大传输配置带宽为int((100000–845x2)/(30x12))=273RB(早期设想为275RB)。在FR2中,如果系统带宽为400MHz,SCS为120KHz,最小保护频带为9860KHz,最大传输配置带宽为int((400000–9860x2)/(120x12))=264RB。
在LTE中,PDCCH分布在整个系统带宽,UE必须知道和支持基站配置的系统带宽,举个例子,只支持10MHz带宽的UE在带宽为20MHz的基站下无法工作。在NR中,引入了BWP(BandwidthPart),即部分带宽概念,基站按照UE能力配置BWP,UE只能看到BWP,甚至不知道系统带宽的大小。
部分带宽,顾名思义,是系统带宽的一部分,具体的说,是“特定载波上对应特定参数集μi的一组连续的CRB(CommonResourceBlock,后面再谈)”。在下行方向上,在每个单元载波上,一个UE最多可以配置4个BWP,但同一时刻只能激活1个BWP;在上行方向上,在每个单元载波上,一个UE最多可以配置4个BWP,但同一时刻只能激活1个BWP。如果UE配置了SUL载波,在SUL载波上还可以额外配置4个BWP,但同一时刻只能激活1个BWP。
在FDD中,一个UE最多可以配置4个DLBWP和4个ULBWP,DLBWP和ULBWP通过BWPID关联;在TDD中,一个UE最多可以配置4个BWPPair。BWPPair指BWPID相同的DLBWP和ULBWP——两者的中心频点相同,带宽和SCS可以一致,也可以不一致。(以上内容引用自孙老师的《NR物理层基础知识简介V2.0》)引入BWP有几个作用:1、UE支持带宽可以小于系统带宽(示图左上);2、可以用小带宽BWP实现节电(UE有能力,但不用。示图右上);3、可以通过BWP切换支持不同参数集(SCS和CP)的频域调度(示图左下);4、支持不连续频谱(示图右下);5、可以根据业务需求优化资源,降低系统间干扰;6、支持前向兼容,未来可引入新的传输类型。(以上内容引用自《5G空口特性与关键特性》)在每个载波单元上,同一方向,同一时刻,UE只能激活1个BWP——各个BWP的带宽和参数集可以不同,频域位置可以不同,甚至各BWP的频率范围也可以重叠。举个例子(引用自协议),UE配置了3个BWP:BWP1带宽为40MHz,SCS为15KHz;BWP2带宽为10MHz,SCS为15KHz;BWP3带宽为20MHz,SCS为60KHz。3个BWP带宽和SCS不同,BWP1和BWP2范围重叠。
从基站的角度看,基站信道(BSChannel)对应基站侧(上下行)单个NR射频载波(NRRFCarrier),在基站信道范围内,UE信道(UEChannel)可以灵活配置(包括带宽和位置),只要BWP带宽等于或小于系统带宽。从UE的角度看,BWP“等同于”LTE的载波单元,BWP带宽“等同于”LTE的系统带宽。和基站信道(BSChannel)相似,UE信道(UEChannel)两侧也有最小保护频带。对于特定的频带和SCS,UE信道支持的带宽比基站信道可能会少一些,比如n77和n78,无论哪种SCS,基站信道支持30MHz带宽,但UE信道不支持。NR的物理资源(二)这一篇继续讲频域。前面讲到,在FR1中,100MHz最多包含273RB(SCS=30kHz)——这里有个“小”问题,100MHz减去最小保护频带(100000-845x2=98310kHz),还比273RB(30x12x273=98280kHz)多30kHz,对OFDM来说,就是一个SC的偏差,不能接受。可见,对传输带宽(273RB)的位置,需要更“精确”的描述,基站和UE达成“共识”,OFDM才能正常工作。
3GPP将0~100GHz(绝对频率)划分为若干信道(Channel),构成信道栅格(ChannelRaster)。在不同区间中,间隔大小(ΔFGlobal)是不同的(在LTE中,固定为100kHz),频率越高,间隔越大。0~100GHz划分为三个区间:1、0MHz~3000MHz(区间A),间隔是5kHz;2、3000MHz~24250MHz(区间B);间隔是15kHz;3、24250MHz~100GHz(区间C),间隔是60kHz。
由此,0~100GHz划分为3279166个信道(如果0也算的话),可用NR-ARFCN(NRAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber,NR绝对无线频率信道号)标识,可称为NR频点,意义类似于LTE的ARFCN(AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber,绝对无线频率信道号)。三个区间的起始位置(0MHz、3000MHz、24250MHz)定义为参考频率(FREF-Offs),分别对应NRARFCN(NREF-Offs)为0、600000和2016667。在各个区间中,特定NRARFCN(NREF)对应频率和参考频率(FREF-Offs)的偏移,就是NREF和NREF-Offs的差值和ΔFGlobal的乘积,即FREF=FREF-Offs+ΔFGlobalx(NREF-NREF-Offs)。举个例子,NRARFCN(NREF)=620000在区间B中(FREF-Offs为3000MHz,NREF-Offs为600000),FREF为3000000+15x(620000–600000)=3300000kHz,即3.3GHz。
由此,可用NRARFCN(NREF)描述频带包含频点。上行NRARFCN和下行NRARFCN格式均为First--Last,各包含3个数——First表示第一个频点,Last表示最后一个频点。stepsize表示可用频点的步进值(ΔFRaster)大小——ΔFRaster=ΔFGlobalxstepsize。以n34为例,stepsize为20,ΔFGlobal为5kHz,ΔFRaster=5x20=100kHz。注意,某些频带(比如n41和n79)有两种ΔFRaster可选,但ΔFRaster小于SCS时不可用。再看对应频率。以n79为例,如果ΔFRaster为30kHz,第一个频点为693334,频率为3000000+15x(693334–600000)=4400010kHz,约为4400MHz;最后一个频点为7333332,频率为3000000+15x(733332–600000)=4999980kHz,约为5000MHz。可见,说n79范围为4400MHz~5000MHz也差不太多。
对于SUL(SupplementaryUplink,辅助上行)、FDD上行或TDD的n90,NRARFCN对应频率,在上述计算结果(FREF)基础上,还要加上频率偏移(Δshift),即FREF_shift=FREF+Δshift。基站通过frequencyshift7p5khz指示Δshift,取值为0kHz或7.5kHz。7.5kHz这个值,源于LTE对基带DC信号的调制偏移,大小为LTESCS(15kHz)的一半,NR定义Δshift是为了避免UE发送的LTE信号和NR信号产生干扰。
附带一提,为了UE可以快速搜索SSB,3GPP还定义了同步栅格(SynchronizationRaster)。在LTE中,PSS、SSS和PBCH固定放置在载波正中间,在NR中,SSB的位置灵活很多(还可以放置额外的SSB用于测量),但这也为SSB搜索增加了困难。相对于LTE,NR的ARFCN实在太多,按照信道栅格搜索太费时间,因而引入了同步栅格。显然,同步栅格的间隔应远大于信道栅格(特别是高频),以减少同步信道数量。同步栅格也划分为三个区间(0MHz~3000MHz、3000MHz~24250MHz、24250MHz~100GHz),和信道栅格定义相同。SSB参考频率(SSREF)和GSCN(GlobalSynchronizationChannelNumber)对应,各区间计算公式不同——区间A:N取值范围为1~2499,M取值为1、3、5,GSCN=3N+(M–3)/2,SSREF=Nx1200+Mx50kHz;区间B:N取值范围为0~14756,GSCN=7499+N,SSREF=3000+Nx1.44MHz;区间C:N取值范围为0~4383,GSCN=22256+N,SSREF=24250.08+Nx17.28MHz。相似的,可用GSCN描述各个频带的同步信道。以n77为例,第一个GSCN为7711,SSREF=3000+(7711-7499)x1.44MHz=3305.28MHz;最后一个GSCN为8329,SSREF=3000+(8329-7499)x1.44MHz=4195.2MHz。
了解NRARFCN后,来认识另一个NR新增概念:PointA。由于频带宽度大幅增加,频域资源分配非常灵活,NR弱化了“中心频点”概念(但还是存在的),在频域定义一个参考点,用于指示频域资源的位置,这个参考点就是PointA。我不知道A是什么单词的缩写(甚至可能不是),暂且理解为Absolute吧,因为PointA确定以后,就不会变了——我是不会变的,就是不会变(老周附体)。
PointA就像是标记为“零”的里程碑,其他频域位置可以通过相对PointA的偏移来表示,且可以使用不同的单位(比如“公里”或“里”)。在某些场景(比如EN-DC的SNAddition)中,基站可以通过absoluteFrequencyPointA直接将PointA的NRARFCN告知UE。UE即可推算PointA的频率,在参考点上和基站达成“共识”。在PointA的基础上,可以定义CRB(CommonResourceBlock),又称为公共RB。CRB也是RB,包含12个SC,大小和SCS相关。不同参数集(μ)的SCS不同,CRB大小也不同。对于特定的μ,所有SC由下往上编号,记为k;所有CRB也由下往上编号,记为n_μ_CRB。第一个CRB(n_μ_CRB=0)的第一个SC(k=0)的中心位置就是PointA。对于特定的SC,可由k推算SC所在的CRB,即n_μ_CRB=int(k/N_RB_SC)。在CRB的基础上,可以定义资源栅格(ResourceGrid),以下简称Grid。Grid范围内的资源才可用于传输数据。Grid由N_size,μ_grid,xxN_RB_SC(12)个SC(频域)和N_subfame_μ个符号(时域)构成,这里重点关注频域。不同天线端口(p)、不同传输方向(上行或下行)、不同参数集(μ)和不同载波(Carrier),都有对应的Grid,这里重点关注参数集。Grid的属性由SCSSpecificCarrier包含的参数指示:subcarrierspacing表示Grid的SCS;CarrierBandwidth表示Grid的带宽(N_size_μ),单位为CRB_μ;offsetToCarrier表示起始位置(N_start_μ),即频率最低的SC和PointA之间的偏移——在FR1中,单位为15kHz,在FR2中,单位为60kHz。
在Grid的基础上,可以定义BWP。BWP是“在特定载波上对应特定参数集μi的一组连续的CRB”——这里有个前提,BWP必须在Grid的范围内。换句话说,BWP的下界和上界必须在Grid的范围内,即N_start,μ_grid,x<=N_start,μ_BWP,i<N_start,μ_grid,x+N_size,μ_grid,x(下界),N_start,μ_grid,x<=N_start,μ_BWP,i+N_size,μ_BWP,i<N_start,μ_grid,x+N_size,μ_grid,x(上界)。BWP的位置和带宽由高层参数LocationAndBandwidth指示。LocationandBandwidth取值范围为0~37949,为RIV(ResourceIndicationValue)格式,用1个数表示两个信息(这里就不展开了):1、BWPi起始位置相对Grid起始位置的偏移——RBstart,i;2、BWP带宽——LRB(N_size,μ_BWP,i)。单位为CRB。由上,由Grid起始位置和RBstart,i可以推算BWP起始位置——N_start,μ_BWP,i=N_start,μ_grid,x+RBstarti。在BWP和CRB的基础上,可以定义PRB(PhysicalResourceBlock)。PRB是特定BWP包含的(物理)RB资源,编号记为n_μ_PRB。N_start,μ_BWP,i表示BWPi起始位置的CRB序号(数值等于PRB0相对CRB0的偏移RB数),N_size,μ_BWP,i表示BWPi包含RB数量。由此,PRB取值范围为0~N_size,μ_BWP,i–1。n_μ_PRB和n_μ_CRB对应关系为:n_μ_CRB=n_μ_PRB+N_start,μ_BWP,i。
了解上述概念后,反过来看两个问题:一、信道栅格(NRARFCN)和传输带宽的RE(ResourceElement)如何映射?二、在某些场景中(比如说,初始接入),UE无法从基站直接获得PointA的NRARFCN,如何获知PointA的(频域)位置?第一个问题。NRARFCN对应RE为带宽中点往上的第一个SC的中心频率——NRB为偶数(NRBmod2=0)时,对应中点往上第1个RB(比如,NRB=162,n_PRB=81)的第1个SC(k=0);NRB为奇数(NRBmod2=1)时,对应正中的RB(比如,NRB=273,n_PRB=136)的第7个SC(k=6)。
第二个问题。在初始接入场景中,UE先搜索SSB,再推算PointA。UE解析PBCH,获得kssb(在FR1中,取值范围为0~23(5位),在FR2中,取值范围为0~11(4位)。低4位对应MIB的ssbSubcarrierOffset,在FR1中,高1位对应PBCH物理载荷的第6位)和SCS(在FR1中,SCS为15kHz;在FR2中,60kHz或120kHz由subCarrierSpacingCommon指示),推算和SSB重叠且频率最低的CRB,这个CRB和SSB的偏移为kssbxSCS。接着,UE从FrequencyInfoDLSIB->SCSSpecificCarrier->offsetToPointA获得这个CRB和PointA之间的偏移(单位为RB,在FR1中,SCS为15kHz,在FR2中,SCS为60kHz),推算PointA的位置。简单的说,Kssb实现“SC对齐”,offsetToPointA实现“RB对齐”。
最后,看一个具体例子(引用自张建国、徐恩、肖清华的《5GNR频率配置方法》,我稍作修改)。PointA的NRARFCN为626628,频率为3400.860MHz(3000000+15x(626724–600000)=3400860kHz)。kssb为0,offsetToPointA为1(3401.040–3400.840=0.18MHz,即1RB),SSB的GSCN为7780,频率为3404.640MHz(3000+(7780-7499)x1.44MHz=3404.64MHz)。基站信道带宽为100MHz。SCS为30kHz时,保护频带分别为0.845MHz(最小保护频带)和0.875MHz,传输带宽配置为273RB((100–0.845–0.875)/(30x12)=273),中心频点为630000,频率为3450MHz(3000000+15x(630000–600000)=3450000kHz);SCS为60kHz时,保护频带分别为1.550MHz和1.250MHz,传输带宽配置为135RB((100–1.550–1.250)/(60x12)=135),中心频点为630012,频率为3450.180MHz(3000000+15x(630012–600000)=3450180kHz)。
SCS为30kHz时,CRB0范围为3400.845MHz~3401.205MHz,Grid和BWP可以从CRB0(第一个可用CRB)开始,(最大传输带宽配置的)PRB0对应CRB0(SCS=30kHz);SCS为60kHz时,CRB0范围为3400.830MHz~3401.550MHz,落在保护频带范围内(3400.000MHz~3401.550MHz),Grid和BWP只能从CRB1(第一个可用CRB)开始,(最大传输带宽配置的)PRB0对应CRB1(SCS=60kHz)。精选留言用户设置不下载评论NR的物理资源(三)这一篇讲NR的时域资源。在NR中,FDD和TDD帧结构(FrameStructure)相同(在LTE中,FDD和TDD分别使用Type1和Type2)。在NR中,无线帧(RadioFrame)长度为10ms,子帧(Subframe)长度为1ms。1个无线帧包含10个子帧,编号为0~9。1个无线帧分为2个半帧,半帧长度为5ms。1个子帧包含N_subframe_slot个时隙(slot),1个时隙包含N_slot_symbol个OFDM符号(symbol)。如果使用常规CP(normalCP),N_slot_symbol为14,编号为0~13;如果使用扩展CP(extendCP),N_slot_symbol为12,编号为0~11——只有SCS为60kHz(μ=2)时可使用扩展CP。N_subframe_slot取决于SCS大小。根据OFDM原理,OFDM符号长度和SCS大小成反比,SCS越大,符号长度越小,时隙长度越小。子帧长度固定为1ms,SCS越大,N_subframe_slot越大。如图所示,SCS为15kHz(μ=2)时,N_subframe_slot为1,SCS成倍增大为30kHz、60kHz、120kHz、240kHz,N_subframe_slot也成倍增大为2、4、8、16。在LTE中,FFT长度为2048,SCS固定为15kHz,基本时间单位Ts=1/(15000x2048)。在NR中,FFT长度为4096,最大SCS(Δfmax)为480kHz(R15未采用),基本时间单位Tc=1/(48000x4096)。由此,Ts和Tc之间的比值是固定的,k=Ts/Tc=64,即Tc是Ts的1/64。在NR中,OFDM符号包含4096个采样点,如果使用常规CP,CP包含288个采样点。和LTE相似,在每个半帧中,第一个符号CP要略长一点,具体的说,长16kxkc——SCS为15kHz、30kHz、60kHz、120kHz时,第一个符号CP分别多32(320–288=32)、64、128、256个采样点。以SCS=15kHz为例,1个半帧包含7个符号,采样点数量为(288+4096)x7+32=30720,长度为1/(15000x4096)x30720=0.0005s,即0.5ms。NR支持的SCS均不小于LTE的15kHz。一方面,SCS越大,OFDM符号长度越小,越适合时延敏感的业务,比如URLLC(UltraReliableLowLatencyCommunication)场景,另一方面,SCS越大,对频偏(多普勒效应)和ICI(InterCarrierInterference)的抑制就越好。反过来看,SCS越大,频谱利用率越低,同时,CP长度越小,不利于克服多径干扰。由此,结合时域和频域,可以构成完整的资源栅格(ResourceGrid)。在时域上,Grid包含N_subframe_symbol个symbol——N_subframe_symbol=N_subframe_slot(用于数据时,取值为1、2、4、8)xN_slot_symbol(取值为12或14)。在频域上,Grid包含N_μ_RBxN_RB_SC(12)个SC。特定的RE可由(k,l)p,μ标识,k、l、p、μ分别表示SC、符号、天线端口和参数集。
下面来看TDD的上行/下行配置。在LTE中,上行/下行以子帧为单位配置,3GPPTS36.211提供7个预定义模板,UE根据uplinkdownlinkConfiguration可以知道哪些子帧用于上行(U),哪些子帧用于下行(D)。在下行向上行“转换”时,中间需要插入一个特殊子帧(S)。反过来,根据(在一个帧内)特殊子帧的数量,可以推算下行/上行转换周期(downlinktouplinkswitchpointperiodicity)是5ms还是10ms。特殊子帧包含三个部分:DwPTS(DownlinkPilotTimeSlot)、GP(GuardPeriod)和UpPTS(UplinkPilotTimeSlot)。同样的,3GPPTS36.211提供9个预定义模板,UE根据SpecialSubframeConfiguration可以知道DwPTS、GP和UpPTS分别占用多少符号(总数为14)。示例为uplinkdownlinkConfiguration=0,SpecialSubframeConfiguration=0。
LTETDD的配置方式有很多不足:1、以子帧(subframe)为单位配置,下行/上行转换周期为5ms或10ms,不适用于时延高度敏感的业务场景(比如URLLC);2、只有小区级配置,没有UE级配置,运营商只能选择适合多数用户的配置,无法提供差异化服务;3、只有静态配置,没有动态配置,无法根据业务需求灵活调整。
在NRTDD中,以符号(symbol)为单位配置,在每个时隙(slot)中,各个符号可以配置为下行(Downlink)、上行(Uplink)或灵活(Flexible)——就是可能用于下行或上行,后续再明确。上行/下行配置分为三级:1、小区级“半静态”配置(TDDULDLConfigurationCommon);2、UE级“半静态”配置(TDDULDLConfigDedicated);3、DCI“动态”配置(SlotFormatIndicator+DCIformat2_0)。
动静皆宜。
基站通过TDDULDLConfigurationCommon发送小区级配置,和LTE相比,NR的小区级配置只是打个底子,可视为半静态配置。TDDULDLConfigurationCommon包含两部分:参考SCS(referenceSubcarrierSpacing)和上下行配置模板(Pattern1,以及可选项Pattern2)。在上下行配置模板(TDD-UL-DL-Pattern)中,DLULTransmissionPeriodicity表示时隙配置周期P(单位为ms)。在周期P内,最前面的nrofDownlinkSlots(d_slots)个时隙包含的符号,以及后面相邻的nrofDownlinkSymbols(d_sym)个符号为下行符号(D);最后面的nrofUplinkSlots(u_slots)个时隙包含的符号,以及前面相邻的nrofUplinkSymbols(u_sym)个符号为上行符号(U)。中间剩下的符号都为灵活符号(F)。注意,模板里提到的时隙和符号,是基于TDDULDLConfigurationCommon包含的参考SCS推算的,实际是“参考时隙”和“参考符号”。一个小区可能同时配置多个参数集,但没必要为每个参数集单独配置。参考SCS对应的μ记为μREF。μREF必须等于或小于UE实际使用(BWP)的μ,以保证参考符号长度不小于实际符号长度(准确的说,是实际符号长度的1、2、4、8倍)——显然,在FR1中,μREF只能为0(15kHz)、1(30kHz)、2(60kHz);在FR2中,μREF只能为2(60kHz)或3(120kHz)。
如果BWP配置的参数集对应μ(μ>=μREF),实际时隙数量应为参考时隙数量乘以2^(μ–μREF),实际符号数量应为参考符号数量乘以2^(μ–μREF)。举个例子,如果μREF=1(SCS=30kHz),μ为2(SCS=60kHz),从配置获得nrofDownlinkSlots为2,nrofDownlinkSymbols为3,对BWP而言,实际nrofDownlinkSlots为4(2x2=4),nrofDownlinkSymbols为6(3x2=6)。另外,此时BWP不能配置μ=0,因为μ不能小于μREF(1)。
由于,参考时隙时长必须整除P,μREF取值受P限制(或反过来)。μ取值为0、1、2、3时,参考时隙时长分别为1ms、0.5ms、0.25ms和0.125ms。如果P为2.5ms,μREF取值只能为1(2.5=0.5x5)、2(2.5=0.25x10)或3(2.5=0.125x20);如果P为1.25ms,μREF取值只能为2(1.25=0.25x5)或3(1.25=0.125x10);如果P为0.625ms,μREF取值只能为3(0.625=0.125x5)——FR1不可以配置P为0.625ms。如果TDDULDLConfigurationCommon配置了Pattern2,周期为P2,则时隙配置周期为P+P2,前Px2^μREF个时隙按照Pattern1配置,后P2x2^μREF个时隙按照Pattern2配置——Pattern2有独立的nrofDownlinkSlots(d_slots,
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