5G 帧结构、物理资源与物理信道

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Definitions, symbols and abbreviations

帧结构与物理资源

概述

在本规范中，除非另有说明，时域中各个域的大小表示为若干时间单位$ { {T}{}}={1}/{( )}; $，\mathrm{其}\mathrm{中}$ =480 $，$ { {N}{}}=4096 $。\mathrm{常}\mathrm{量}$ ={ { {T}{}}}/{ { {T}{}}};=64 $，\mathrm{其}\mathrm{中}$ { {T}{}}={1}/{( )}; $，$ =15 $，$ { {N}{}}=2048 $。

参数集

如Table 4.2-1所示，NR支持多种OFDM参数集。部分载波带宽（carrier bandwidth part，BWP）的$$和CP由高层参数给定，其中下行链路由 DL_BWP_mu 和 DL_BWP_cp 给定，上行链路由 UL_BWP_mu 和 UL_BWP_cp 给定。

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帧结构

帧和子帧

一帧的时域为$ { {T}{}}=( {}/{100}; )=10 $，\mathrm{一}\mathrm{帧}\mathrm{包}\mathrm{含}10\mathrm{个}\mathrm{子}\mathrm{帧}，\mathrm{每}\mathrm{个}\mathrm{子}\mathrm{帧}\mathrm{时}\mathrm{域}\mathrm{为}$ { {T}{}}=( {}/{1000}; )=1 $。\mathrm{每}\mathrm{个}\mathrm{子}\mathrm{帧}\mathrm{内}\mathrm{连}\mathrm{续}\mathrm{的}OFDM\mathrm{符}\mathrm{号}\mathrm{数}\mathrm{为}$ N_{}^{,}=N_{}{}N_{}^{,} $。每帧分为两个相等大小的半帧，每个半帧包含5个子帧，即半帧0由子帧0-4组成，半帧1由子帧5-9组成。

根据[38.133]，来自UE的上行帧应在UE对应的下行帧开始前传输。

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时隙

对于子载波间隔配置$$，\mathrm{时}\mathrm{隙}\mathrm{在}\mathrm{子}\mathrm{帧}\mathrm{内}\mathrm{按}\mathrm{递}\mathrm{增}\mathrm{顺}\mathrm{序}\mathrm{编}\mathrm{号}\mathrm{为}$ n_{}^{}{ 0,...,N_{}^{}-1 } $，\mathrm{在}\mathrm{帧}\mathrm{内}\mathrm{按}\mathrm{递}\mathrm{增}\mathrm{顺}\mathrm{序}\mathrm{编}\mathrm{号}\mathrm{为}$ n_{}^{}{ 0,...,N_{}^{}-1 } $。\mathrm{一}\mathrm{个}\mathrm{时}\mathrm{隙}\mathrm{内}\mathrm{有}$ N_{}^{} $\mathrm{个}\mathrm{连}\mathrm{续}\mathrm{的}OFDM\mathrm{符}\mathrm{号}，\mathrm{其}\mathrm{中}$ N_{}^{} $的值取决于CP长度，CP长度由Tables 4.3.2-1 and 4.3.2-2给定。一个子帧内的起始时隙与这个子帧内起始OFDM符号在时间上对齐。

时隙内的OFDM符号被分为“downlink”（在Table 4.3.2-3中表示为D）、“flexible”（表示为X）或“uplink”（表示为U）。

在下行时隙，UE应假定下行传输仅发生在downlink符号或flexible符号。

在上行时隙，UE应仅在uplink符号或flexible符号发送。

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物理资源

天线端口

天线端口定义为，在同一个天线端口上，传输某一符号的信道可以从传输另一个符号的信道推知。

若在一个天线端口上传输的某一符号的信道的大尺度特性，可以从另一个天线端口上传输的某一符号的信道推知，则这两个天线端口被称为是准共定位（quasi co-located，QCL）的。大尺度特性包括一个或多个时延扩展，多普勒扩展，多普勒频移，平均增益，平均时延，空间Rx参数。

资源格

对于每个参数集和载波，资源格（Resource grid）定义为$ N_{x}^{}N_{}{} $\mathrm{个}\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{和}$ N_{}^{,} $\mathrm{个}OFDM\mathrm{符}\mathrm{号}，\mathrm{起}\mathrm{始}\mathrm{公}\mathrm{共}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{块}（commonresourceblock）$ N_{}^{,} $\mathrm{由}\mathrm{高}\mathrm{层}\mathrm{信}\mathrm{令}\mathrm{指}\mathrm{示}。\mathrm{表}\mathrm{示}DL（downlink）\mathrm{或}UL（uplink），\mathrm{在}\mathrm{不}\mathrm{会}\mathrm{产}\mathrm{生}\mathrm{混}\mathrm{淆}\mathrm{时}，\mathrm{下}\mathrm{标}\mathrm{可}\mathrm{省}\mathrm{略}。\mathrm{每}\mathrm{个}\mathrm{天}\mathrm{线}\mathrm{端}\mathrm{口}$ p $、\mathrm{每}\mathrm{个}\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{配}\mathrm{置}$$以及每个传输方向（上行或下行），对应一个资源格。

资源粒子

天线端口$ p $\mathrm{和}\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{配}\mathrm{置}$$\mathrm{的}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{格}\mathrm{中}\mathrm{的}\mathrm{每}\mathrm{个}\mathrm{元}\mathrm{素}\mathrm{被}\mathrm{称}\mathrm{为}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{粒}\mathrm{子}（resourceelement），\mathrm{并}\mathrm{且}\mathrm{由}\mathrm{索}\mathrm{引}\mathrm{对}$ { {( k,l )}{p,}} $\mathrm{唯}\mathrm{一}\mathrm{地}\mathrm{标}\mathrm{识}，\mathrm{其}\mathrm{中}$ k $\mathrm{是}\mathrm{频}\mathrm{域}\mathrm{索}\mathrm{引}，$ l $\mathrm{是}\mathrm{时}\mathrm{域}\mathrm{符}\mathrm{号}\mathrm{索}\mathrm{引}。\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{粒}\mathrm{子}$ { {( k,l )}{p,}} $\mathrm{对}\mathrm{应}\mathrm{的}\mathrm{复}\mathrm{数}\mathrm{值}\mathrm{为}$ a_{k,l}^{(p,)} $。\mathrm{在}\mathrm{不}\mathrm{会}\mathrm{产}\mathrm{生}\mathrm{混}\mathrm{淆}\mathrm{时}，\mathrm{或}\mathrm{在}\mathrm{没}\mathrm{有}\mathrm{指}\mathrm{定}\mathrm{某}\mathrm{一}\mathrm{天}\mathrm{线}\mathrm{端}\mathrm{口}\mathrm{或}\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{时}，\mathrm{索}\mathrm{引}$ p $\mathrm{和}$$\mathrm{可}\mathrm{以}\mathrm{省}\mathrm{略}，\mathrm{表}\mathrm{示}\mathrm{为}$ a_{k,l}^{(p)} $\mathrm{或}$ { {a}_{k,l}} $。

资源块

概述

资源块（resource block）定义为$N_{}^{}=12$个连续频域子载波。

参考资源块

参考资源块（reference resource block）在频域上从0开始编号。参考资源块0的子载波0对于所有的子载波配置 是公共的，也被称为“参考点A”，并且用作其他资源块格的公共参考点。参考点A从以下高层参数获得

• PRB-index-DL-common for a PCell downlink
• PRB-index-UL-common for a PCell uplink
• PRB-index-DL-Dedicated for an SCell downlink
• PRB-index-UL-Dedicated for an SCell uplink
• PRB-index-SUL-common for a supplementary uplink

公共资源块

公共资源块（common resource block）在子载波间隔配置$$\mathrm{的}\mathrm{频}\mathrm{域}\mathrm{上}\mathrm{从}0\mathrm{开}\mathrm{始}\mathrm{编}\mathrm{号}。\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{配}\mathrm{置}$$下的公共资源块0的子载波0与“参考点A”一致。

对于子载波间隔配置$$，\mathrm{频}\mathrm{域}\mathrm{上}\mathrm{的}\mathrm{公}\mathrm{共}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{块}\mathrm{号}$ { {n}_{}} $\mathrm{与}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{粒}\mathrm{子}$ (k,l) $的关系为

$$n_{\text{CRB}}^{\mu }=\lfloor \frac{k}{N_{\text{sc}}^{\text{RB}}}\rfloor$$

其中$ k $\mathrm{是}\mathrm{相}\mathrm{对}\mathrm{于}\mathrm{子}\mathrm{载}\mathrm{波}\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{配}\mathrm{置}$$下的资源格0的子载波0定义的。

物理资源块

物理资源块（physical resource block）在BWP中定义，编号为从0到$ N_{i}^{}-1 $，\mathrm{其}\mathrm{中}$ i $\mathrm{是}BWP\mathrm{数}。\mathrm{在}BWP$ i $内，PRB与CRB的关系为

$$n_{\text{CRB}}=n_{\text{PRB}}^{}+N_{\text{BWP,}i}^{\text{start}}$$

其中$N_i^{}$是BWP相对于公共资源块0的起始资源块。

虚拟资源块

虚拟资源块（virtual resource block）在BWP中定义，编号为从0到$ N_{i}^{}-1 $，\mathrm{其}\mathrm{中}$ i $是BWP数。

BWP

BWP是在给定参数集和给定载波上的一组连续的物理资源块。BWP的起始位置$ N_{i}^{} $\mathrm{和}\mathrm{资}\mathrm{源}\mathrm{块}\mathrm{数}$ N_{i}^{}>0 $\mathrm{应}\mathrm{满}\mathrm{足}$ 0N_{i}^{}<N_{x}{} $。

UE可以在下行链路中被配置多达四个BWP，并且在给定时间内只有一个DL BWP处于激活状态。UE不应在激活的BWP之外接收PDSCH，PDCCH，CSI-RS或TRS。

UE可以在上行链路中被配置多达四个BWP，并且在给定时间内只有一个UL BWP处于激活状态。如果UE配置有辅助（supplementary）上行链路，则UE可以在辅助上行链路中另外配置多达四个BWP，并且在给定时间内只有一个辅助UL BWP处于激活状态。UE不应在激活的BWP之外传输PUSCH或PUCCH。

载波聚合

多个小区的传输可以被聚合起来，除了主小区之外最多可聚合15个次级小区。除非另有说明，本规范中的描述适用于多达16个服务小区中的每一个。

通用函数

上行链路

概述

物理信道概述

• 物理上行共享信道（PUSCH）
• 物理上行控制信道（PUCCH）
• 物理随机接入信道（PRACH）

物理信号概述

• 解调参考信号（DM-RS）
• 相位跟踪参考信号（PT-RS）
• 探测参考信号（SRS）

物理资源

当UE进行上行传输时，使用的帧结构和物理资源在第4章定义。

定义下列天线端口用于上行链路：

• PUSCH相关的DMRS使用以1000为起始的天线端口
• PUCCH相关的DMRS使用以2000为起始的天线端口
• PRACH使用天线端口4000

下行链路

概述

物理信道概述

• 物理下行共享信道（PDSCH）
• 物理广播信号（PBCH）
• 物理下行控制信道（PDCCH）

物理信号概述

• 解调参考信号（DM-RS）
• 相位跟踪参考信号（PT-RS）
• 信道状态信号参考信号（CSI-RS）
• 主同步信号（PSS）
• 辅同步信号（SSS）

物理资源

当接收下行链路发送的数据时，UE应假定采用第4章定义的帧结构和物理资源。

定义下列天线端口用于下行链路：

• PDSCH相关的DM-RS使用以1000为起始的天线端口
• PDCCH相关的DM-RS使用以2000为起始的天线端口
• CSI-RS使用以3000为起始的天线端口
• SS/PBCH块传输使用以4000为起始的天线端口

本文参考3GPP TS38.211 V2.0.0 (2017-12)