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同样是1ms子帧，为什么5G的时延比LTE小得多
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时间:
2018-9-10 13:54
作者:
donnar
标题:
同样是1ms子帧，为什么5G的时延比LTE小得多
为了满足新一代移动通信业务的需求，
5G
系统的时延必须比
4G
小得多。
URLLC
业务要求
DL
和
UL
的时延为
0.5ms
，而
eMBB
业务要求
DL
和
UL
的时延为
4ms
。怎么实现呢？改变空口物理层的帧结构。
为了降低时延，
5G
曾经考虑过设计一种子帧的时长非常短（显著地小于
LTE
的
1ms
子帧）的帧结构。在
4G LTE
的
1ms
子帧的帧结构下，实际的时延达到了几十毫秒，甚至上百毫秒，因此我们的本能反应就是减少子帧的时长。如果将子帧减少到
0.5ms
，或许我们就能比较容易地实现
1ms
左右的时延。
减少子帧的时长还有一个理由。由于下一代移动网络将使用高频频段，特别是毫米波，因此子载波的间隔一定会加大；否则，如果还使用
15KHz
的子载波间隔，那么多普勒效应等因素一定会造成频偏干扰。由于
OFDM
的固有属性，子载波间隔加大时，
OFDM
符号的时长一定会缩小。这样，如果每个子帧中的
OFDM
符号数量不变的话，子帧的时长也一定会缩小。
但是，和我们之前设想的不一样，
5G NR
继续使用了
1ms
的子帧；为此付出的妥协是，不再坚持
1
个子帧中一定包含
14
个
OFDM
符号。当子载波间隔是
15KHz
时，
1
个
5G NR
子帧仍然包含
14
个
OFDM
符号，与
4G LTE
一样；当子载波间隔是
30KHz
时，
1
个
5G NR
子帧里有
28
个
OFDM
符号（
2
个
slot
）；当子载波间隔是
60KHz
时，
1
个
5G NR
子帧里有
56
个
OFDM
符号（
4
个
slot
）；当子载波间隔是
120KHz
时，
1
个
5G NR
子帧里有
112
个
OFDM
符号（
8
个
slot
）；当子载波间隔是
240KHz
时，
1
个
5G NR
子帧里有
224
个
OFDM
符号（
16
个
slot
）。因此，每个
OFDM
的时长缩短了，每个
slot
的时长也缩短了，但子帧的时长不变。
那么，怎么实现降低时延的目标呢？解决方案是以
OFDM
符号为单位调度资源，而不是以子帧为单位调度资源。
在
LTE TDD
中，
UL/DL
的资源分配是以子帧为单位的。如下图所示，一共有
7
种配置方案，
DL
、
UL
和
GP
是在子帧
0
和子帧
9
之间分配。
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5G NR TDD
中，
DL/UL
资源分配是以
OFDM
符号为单位的。
38.211
定义了
62
中
TDD
格式，在每个
slot
的符号
0
和符号
13
分配
DL
或者
UL
资源。
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5G NR
的帧结构还能通过快速的
HARQ ACK
、动态
TDD
、以及时长可变的数据传输（比如，为
URLLC
提供小时长的数据传输，而为
eMBB
提供大时长的数据传输）来降低时延。
5G NR
的帧结构设计遵循三个基本原则。
基本原则一：数据传输是自包含（
self-contained
）的。一个
slot
或者一个
beam
中的数据包都可以靠自己进行解码，不需要依靠别的
slot
或者别的
beam
的数据信息。为了实现这一点，控制信号和参考信号都被安置在每个
slot
（或者
slot
组）的开始部分。这就大大加快了解码速度，降低了时延。
基本原则二：数据传输在时域和频域都处于集中状态。将数据消息集中起来，便利于将来引入新型的数据传输，并与现有的数据传输类型共存。
5G NR
的帧结构不会再将控制信道（如
PDCCH
信道）分散分布于整个系统带宽上。
基本原则三：
slot
之间或者不同传输方向之间避免静态的或者严格的时间同步关系。比如，
5G NR
使用异步
HARQ
，以取代
4G LTE
使用的同步
HARQ
所需要的预先固定的时间同步。
5G NR
的帧结构大大加快了
HARQ ACK
，可以在
1
个子帧内完成
DL
数据下发，并且收到
UE
对这个
DL
数据的
ACK
。因为在
TDD
网络中，
UE
一边接收
DL
数据，一边就开始着手解码；而在
GP
时间内，
UE
能够准备好
HARQ ACK
；一旦从
DL
传输切换到
UL
传输，就能够及时将
HARQ ACK
发送出去。
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时间:
2018-9-10 16:42
作者:
donnar
5G帧结构的其它特点还包括：
1， 在时间域，控制信道和数据信道是完全分开的。
基于这样的帧结构，5G系统可以提供更有效率的流水线处理（pipeline processing），即处理不同任务的处理单元都是独立和分开的，有的处理单元只负责控制信道，而有的处理单元只负责数据信道。这样，UE在处理其专有的控制信道的（几乎）同时，可以发送或者接收数据信道上的用户数据，从而大大减少时延。这样的设计还能显著地减少能耗，因为当UE为发送数据时，可以完全关掉接收器；反之亦然。
2， 在每个帧（子帧）中都有DL控制信道和UL控制信道。
这意味着基站能够在每一个子帧中发送DL控制信息，而UE可以在每一个子帧发送UL控制信息。这样，即便是TDD类型的通信系统，也不需要在4G TDD LTE使用的复杂的资源分配策略和HARQ报告策略。
3， 支持UL专属或者DL专属的数据信道
数据信道可以在一个帧里被配置成UL专属或者DL专属。到底是UL专属还是UL专属由控制信道决定。这样的设计还能显著地减少能耗，因为当UE为发送数据时，可以完全关掉接收器；反之亦然。
4， DMRS参考信号
数据信道的第1个OFDM符号上专门嵌入了DMRS参考信号。DMRS参考信号使用了Zadoff-chu序列，具有良好的互相关特性。
时间:
2019-4-22 22:46
作者:
洗净铅华
大神分享的资料出处是？ 有论文参考么
时间:
2019-4-24 18:52
作者:
wqplk
讲的很好，学习了！
时间:
2019-8-27 12:30
作者:
xiao_shu_sheng
大佬，这个自包含帧在标准里面有吗，看了一阵时间，也没有找到，只在
http://www.sharetechnote.com/htm ... ture_Candidate.html
这个连接里面有看到说是候选帧结构
时间:
2021-3-15 18:22
作者:
txr_wn
楼主，请问这个参考文献可以分享一下吗？最近在写5G方向的论文
时间:
2022-4-8 14:42
作者:
bielaiwo
写的很好，赞一个！！！！
时间:
2022-4-11 08:48
作者:
konghyc49
写的很好，赞一个！！！！
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