5G基础-时隙和帧结构

1. 时隙结构

LTE的子载波间隔是固定的15kHz，在NR中针对不同频谱的应用场景设计了5种不同的子载波间隔，图下表：

无论是哪种子载波间隔，每个RB包含的子载波个数仍然是12个。在NR中，对于normal CP类型，每个slot包含的符号数是14，每个帧包含的slot数根据子载波间隔的不同也有差异。

在NR里，每个frame帧仍然包括10个subframe子帧，每个子帧的长度固定是1ms。子载波间隔越大（即频域越宽），相应的slot时间越短（即时域越窄），相应的每个symb符号长度也越短。
上表列出了NR支持的5中不同的帧结构，对应不同的μ，有着不同的帧结构。

时隙格式slot format，是用来表示一个时隙里的每个OFDM符号的传输方向是什么；在NR中，一个时隙里的OFDM符号，被分类为三种：DL符号、flexible符号和UL符号。在TDD的系统就对应成DL slot、S slot 和UL slot；下行数据可以在DL符合和flexible符号中传输，上行数据可以在UL和flexible中传输。在38.213-f60协议中，定义了56中时隙格式，如下表所示：

为了能够调度的更加灵活，定义这么多的时隙格式，当前下行的数据负载很大，可以配置Slot Format 28#；当前上行的数据负载很大可以配置SlotFormat 34#。有这么多slot format，系统是怎么下发这个Slot Format配置？UE收到Slot Format配置之后，是怎么处理的呢？

3. UE如何获取基站的slot format

上表的第一列是Slot Format Indicator，指示当前基站采用的时隙格式，该参数由基站侧配置并下发到UE。UE可以通过解析系统信息来获取小区的时隙格式Slot Format，也可以通过解析特定的DCI来更新时隙格式。

系统消息获取slot format ?

SIB1中ServingCellConfigCommonSIB信元用于配置UE所在服务小区的小区特定参数，ServingCellConfigCommonSIB信元里有名为TDD-UL-DL-ConfigCommon的信元，该信元用于确定小区特定的上下行TDD配置；时隙格式相关的参数就可以通过解析TDD-UL-DL-ConfigCommon信元中的TDD-UL-DL-Pattern信元得到。UE获取到这些参数后，就可以得到当前基站的上下行时隙格式。
TDD-UL-DL-Pattern

dl-UL-TransmissionPeriodicity：表示DL-UL模式的周期，用变量P表示，单位是ms，它的取值范围是ms0p5, ms0p625, ms1, ms1p25, ms2,ms2p5, ms5, ms10，分别对应0.5ms、0.625ms、1ms、1.25ms、2ms、2.5ms、5ms、10ms。

如果我们用变量u_ref来表示referenceSubcarrierSpacing这个值，那么：(1)只有当u_ref=3的时候，P才能取0.625ms，此时如下表所示，子载波间隔为120kHz。(2)只有当u_ref=2或3的时候，P才能取1.25ms，此时子载波间隔为60 kHz或120kHz。(3)只有当u_ref=1或2或3的时候，P才能取2.5ms，此时子载波间隔为30kHz或60 kHz或120kHz。

nrofDownlinkSlots：表示从每一个DL-UL模式的开始位置起，全部连续的下行时隙的个数，用变量d_slots表示。最小值是0，目前的R15版本协议规定最大值可以取80
nrofDownlinkSymbols：表示从最近的一个全连续下行时隙开始，连续的下行符号个数，用变量d_sym表示。最小值是0，最大值可以取13。
nrofUplinkSlots：表示在每一个DL-UL模式的结尾处，连续全上行时隙的个数，用变量u_slots表示。最小值是0，目前的R15版本协议规定最大值可以取80。
nrofUplinkSymbols：表示在第一个全上行时隙之前的最后一个时隙中，连续全上行符号的个数，用变量u_sym表示。
dl-UL-TransmissionPeriodicity参数可以取8个周期值，这8个周期值，有一定的规则约束需要遵守，

从DCI里获取slot format ?

R15版本的38.213中表7.3.1-1中定义了8中DCI formats，其中DCI2_0指示UE组的slot format。DCI 2_0用SFI_RNTI (Slot Format Indicator- Radio Network Temporary Identifier)来加扰，SFI_RNTI在RRC的PDCCH-ServingCellConfig信元中的SlotFormatIndicator信元中得到.
PDCCH-ServingCellConfig information element

==SlotFormatIndicator information element==

在DCI 2_0码流中携带的是N个slot format indicator的比特流，格式为：

DCI 2_0的码流大小由上边的dci-PayloadSize配置决定，最多可以携带128bits。DCI 2_0码流中的Slot Format Indicator为SFI-Index，只是一个ID索引号，范围是0~511；SFI-Index都对应一个SlotFormatCombinationsPerCell信元，这个信元被封装在SlotFormatIndicator信元中。

SlotFormatCombinationsPerCell information element

SlotFormatCombinationsPerCell information element中的slotFormats参数才是真正的时隙格式参数，对应这个slot flormat的表中的第一列indicator 0-255；slotFormatCombinationId是DCI2_0码流中SFI_Index，

DCI 2_0能够动态的修改时隙格式参数并通知到UE，为了进一步提升系统的传输性能，DCI 2_0里尽量只考虑携带有限个比特的SFI_Index索引，UE在提取到N个SFI_Index之后，再通过匹配SlotFormatCombinationsPerCell信元中的slotFormatCombinationId字段，获取到SlotFormatCombinationsPerCell信元中的更多参数。

参考文献

3GPP TS 38.211: “NR; Physical channels and modulation (Release 15)”
3GPP TS 38.212: “NR; Multiplexing and channel coding(Release 15)”
3GPP TS 38.213：“NR; Physical layer procedures for control (Release 15)”
3GPP TS 38.331:”NR; Radio Resource Control (RRC) protocol specification (Release 15)”
http://www.sharetechnote.com

1. 时隙结构

2. slot Format

3. UE如何获取基站的slot format

参考文献