2.1 时域

在NR中的基本时间单位为 $T_{c} = 1/(\Delta f_{max} * N_{f})$ ，其中 $\Delta f_{max} = 480 * 10^{3}Hz$ 、 $N_{f} = 4096$ 。同时定义常量 $\kappa = T_{s}/T_{c} = 64$ ，其中 $T_{s}= 1/(\Delta f_{ref} * N_{f,ref})$ 、 $\Delta f_{ref}= 15 * 10^{3}Hz$ 、 $N_{f,ref} = 2048$ ， $T_{s}$ 为LTE中的基本时间单位， $\kappa$ 是LTE与NR之间的基本时间单位比值。对于NR和LTE的两种基本时间单位而言，NR的采样频率 $\Delta f_{max}$ 明显高于LTE的 $\Delta f_{ref}$ 。同时，NR的DFT从LTE的2048变成了4096。

在NR中，支持5种子载波间隔，其配置如表2.1所示。其中6GHz以下主要采用15KHz、30KHz、60KHz三种子载波间隔，而6GHz以上的主要采用120KHz和240KHz的子载波间隔。

表2.1: Supported transmission numerologies(参见协议38.211 Table4.2.1)

$\mu$	$\Delta f= 2^{\mu }*15[kHz]$	Cyclic prefix (循环前缀)
0	15	Normal
1	30	Normal
2	60	Normal, Extended
3	120	Normal
4	240	Normal

其中 $\mu$ 和循环前缀CP分别由参数和cyclsubcarrierSpacingicPrefix所配置。

在时域上，上下行传输都被组织成10ms( $T_{f}=(\Delta f_{max}*N_{f}/100)*T_{c} = 10ms$ )的帧，1帧由10个1ms( $T_{sf}=(\Delta f_{max}*N_{f}/1000)*T_{c} = 1ms$ )的子帧所组成。每个子帧的连续OFDM符号数为 $N_{symb}^{subframe,\mu } = N_{symb}^{slot}*N_{slot}^{subframe,\mu }$ (见表2.2)。1帧被分为2个半帧，1半帧为5个子帧，其中编号0~4以及5~9分别组成两个半帧，其示意图如图2.1所示。

图2.1 帧结构示意图

在一个载波上，上下行各有一个帧集合。其中UE传输的上行帧i相对于下行帧的起始时间，上行帧会提前 $T_{TA}=(N_{TA} + N_{TA,offset}) * T_{c}$ 启动(其中 $N_{TA,offset}$ 由参数n-TimingAdvanceOffset提供，可参考上行同步章节)，其上下行时序关系示意图如图2.2所示。

图2.2: 上下行之间时序关系示意图

2.1.1 时隙

对于子载波间隔 $\mu$ ，slot采用递增的形式编号，其在一个subframe中编号记为： $n_{s}^{\mu }\in\{0, ..., N_{slot}^{subframe,\mu } - 1 \}$ ，而在一个frame中编号记为： $n_{s,f}^{\mu }\in\{0, ..., N_{slot}^{frame,\mu } - 1 \}$ 。在一个时隙中有 $N_{symb}^{slot}$ 个连续的OFDM符号，其中 $N_{symb}^{slot}$ 取决于循环前缀，如果循环前缀是normal类型，则 $N_{symb}^{slot} = 14$ ，而如果循环前缀是extended类型，则 $N_{symb}^{slot} = 12$ 。由上文可知，在NR中，支持5种子载波间隔，而在不同子载波间隔中，slot数在frame和subframe中是不一样的，且1个slot所占用时域长度也有所不同，其与循环前缀的类型也相关，normal和extended类型的循环前缀对应的子载波间隔所支持的frame、subframe、slot数分别如表2.2和表2.3所示。

表2.2: Number of OFDM symbols per slot, slots per frame, and slots per subframe for normal cyclic prefix(参考协议38.211 Table 4.3.2-1)

μ	$N_{symb}^{slot}$	$N_{slot}^{frame,\mu }$	$N_{slot}^{subframe,\mu }$	one slot times length
0	14	10	1	1ms
1	14	20	2	0.5ms
2	14	40	4	0.25ms
3	14	80	8	0.125ms
4	14	160	16	0.0625ms

表2.3: Number of OFDM symbols per slot, slots per frame, and slots per subframe for extended cyclic prefix(参考协议Table 4.3.2-2)

μ	$N_{symb}^{slot}$	$N_{slot}^{frame,\mu }$	$N_{slot}^{subframe,\mu }$	one slot times length
2	12	40	4	0.25ms

由表2.2可知，不同的子载波间隔所对应的slot数以及其长度都有所不同，其不同子载波间隔所对应是slot数及其长度示意图分别如图2.3/2.4/2.5/2.6/2.7所示(图参考原文参考：5G/NR 帧结构)。

图2.3 SubcarrierSpacing = 15KHz时所对应slot数及其长度示意图

图2.4 SubcarrierSpacing = 30KHz时所对应slot数及其长度示意图

图2.5 SubcarrierSpacing = 60KHz时所对应slot数及其长度示意图

图2.6 SubcarrierSpacing = 120KHz时所对应slot数及其长度示意图

图2.7 SubcarrierSpacing = 240KHz时所对应slot数及其长度示意图

2.1.1.1 时隙配置

在NR中，与LTE一样，有FDD和TDD之分，其中FDD为成对频谱，TDD为非成对频谱。LTE中的TDD采用了7种不同的上下行配置，子帧之间有上行、下行、特殊子帧之分，并通过不同周期配置上下行、特殊子帧在帧中所占用的配比，其上行、下行、特殊子帧的粒度为子帧。而在NR中，帧结构的配置更为灵活，其上下行之间的粒度为OFDM符号级，在NR的一个slot中，OFDM符号被划分为：下行符号(downlink, 标记为‘D’)、灵活符号(‘flexible’, 标记为‘F’)、上行符号(uplink, 标记为‘U’)。在下行帧的slot中，其在‘D’和‘F’符号上进行下行传输；而在上行帧的slot中，其在‘U’、‘F’符号上进行上行传输。而灵活符号也可作为上行与下行之间的转换点，如同LTE中的特殊子帧。

在NR中，帧结构如何体现灵活？NR时隙结构采用了半静态和动态配置，其中半静态通过RRC消息进行配置，而动态通过下行DCI进行指示，那么两者如何进行配置呢？

1.1) 半静态时隙结构配置

时隙结构配置其有小区级和UE级之分，其中小区级配置由IE TDD-UL-DL-ConfigurationCommon配置，该配置如图2.8所示。

图2.8 TDD-UL-DL-ConfigurationCommon配置示意图

从图2.8中可得知，半静态时隙结构配置主要由：referenceSubcarrierSpacing、pattern1(或pattern1和pattern2同时配置)两个参数所确定，而pattern1(TDD-UL-DL-Pattern)可确定上下行配置周期、上下行时隙数及符号数。上下行配比周期dl-UL-TransmissionPeriodicity(简称P)，取值为{0.5ms, 0.625ms, 1ms, 1.25ms, 2ms, 2.5ms, 5ms, 10ms}，其中周期0.625ms仅应用于参考子载波间隔 $\mu _{ref}-3$ ；1.25ms仅应用于 $\mu _{ref}-2$ 或 $\mu _{ref}-3$ 、2.5ms仅应用于 $\mu _{ref}-1$ 或 $\mu _{ref}-2$ 、或 $\mu _{ref}-3$ 。

在一个上下行配置周期P中包含了 $S=P*2^{\mu_{ref}}$ 个时隙(其中 $\mu_{ref}$ 为参考子载波间隔，每个参考子载波间隔包含的时隙数如表2.4所示)。对于S个时隙而言，其中前 $d_{slots}$ 个slot( $d_{slots}$ 由参数nrofDownlinkSlots指示)包含的只有下行符号，并且最后 $u_{slots}$ 个slot(由参数nrofUplinkSlots指示，简称 $u_{slots}$ )包含的全是上行符号。同时，前 $d_{slots}$ 个时隙之后的 $d_{sym}$ 个符号都是下行符号( $d_{sym}$ 由参数nrofDownlinkSymbols指示)，最后 $u_{slots}$ 个时隙前 $u_{sym}$ 个符号都是上行符号( $u_{sym}$ 由参数nrofUplinkSymbols指示)，而剩下 $(S - d_{slots} - u_{slots}) * N_{symb}^{slot} - d_{sym} - u_{sym}$ 个符号是灵活符号，其上下行配置周期P中包含的S个时隙中符号划分示意图如图2.9所示。

图2.9 上下行配置周期P包含的S个时隙中符号划分示意图

表2.4 不同参考子载波下P中包含时隙数

P(ms)	$\mu_{ref}$ (scs KHz)	可应用μ	20/P	1个上下行配置周期P中时隙数
P(ms)	$\mu_{ref}$ (scs KHz)	可应用μ	20/P	$\mu_{ref} = 0$	$\mu_{ref} = 1$	$\mu_{ref} = 2$	$\mu_{ref} = 3$	$\mu_{ref} = 4$
0.5	-	-	40		1	2	4	8
0.625	3(120)	3, 4	32				5	10
1.25	2(60), 3(120)	2, 3, 4	16			5	10	20
2.5	1(15), 2(60), 3(120)	1, 2, 3, 4	8		5	10	20	40
5	-	-	4	5	10	20	40	80
10	-	-	2	10	20	40	80	160

注：1) 每20/P周期的第一个符号是偶数帧中的第一个符号；

2) 可应用μ指的是图2.8中参考子载波间隔只能小于或等于小区配置BWP的子载波间隔；

由于上下行配置中的子载波间隔是参考子载波间隔，与BWP中所配置的子载波间隔还是有异同的，参考子载波间隔μref只能小于或等于小区配置BWP中的子载波间隔μ，则在pattern1或pattern2中所提供的每个时隙应用于小区激活BWP中 $2^{(\mu - \mu_{ref})}$ 个连续的时隙，其中μ与 $\mu_{ref}$ 中第1个时隙起始时间是一样的，并且 $\mu_{ref}$ 中每个上下行符号、灵活符号对应于μ中 $2^{(\mu - \mu_{ref})}$ 个连续的上下行符号、灵活符号。例如：当BWP中μ=4，则在1个子帧中有16个时隙，而 $\mu_{ref} = 3$ ，则在1个子帧中有8个时隙，那么此时上下行配置中pattern所配置的1个时隙对应激活BWP中的2个时隙，假如pattern中配置连续下行时隙为1，则对应激活BWP中连续2个时隙为下行时隙。而如果 $\mu = \mu_{ref} = 3$ ，则pattern中所配置的时隙与激活BWP中的时隙一一对应。

对于UE级专用时隙，其由TDD-UL-DL-ConfigDedicated所指示，并且TDD-UL-DL-ConfigDedicated只会指示图2.9中的灵活符号，TDD-UL-DL-ConfigDedicated参数配置如图2.10所示。

图2.10 TDD-UL-DL-ConfigDedicated参数配置示意图

1.2) 半静态时隙配置其他情况

如果UE没有配置去监视PDCCH DCI format 2_0，由TDD-UL-DL-ConfigurationCommon 或TDD-UL-DL-ConfigDedicated指示了1个时隙中的符号集合为灵活符号，或者参数TDD-UL-DL-ConfigurationCommon 或TDD-UL-DL-ConfigDedicated没有配置给UE，则：

- 如果UE接收到DCI format 1_0、DCI format 1_1或DCI format 0_1的指示，则UE在时隙的符号集中接收PDSCH或CSI-RS；

- 如果UE接收到DCI format 0_0、DCI format 0_1、DCI format 1_0、DCI format 1_1或DCI format 2_3的指示，则UE在时隙的的符号集中传输PUSCH、PRACH或SRS。

如果UE由高层配置在时隙的符号集去接收PDCCH或PDSCH或CSI-RS，如果UE在时隙的符号集的最后一个符号上没有检测到DCI format 0_0、DCI format 0_1、DCI format 1_0、DCI format 1_1或DCI format 2_3指示UE传输PUSCH、PUCCH、PRACH或SRS，则UE接收PDCCH、PDSCH或CSI-RS；否则在时隙符号集接收PDCCH、PDSCH或CSI-RS。

如果TDD-UL-DL-ConfigurationCommon或TDD-UL-DL-ConfigDedicated配置为上行的符号，则UE在时隙的符号集上不接收PDCCH、PDSCH或CSI-RS；如果配置为下行符号，则在时隙的符号集上UE不传输PUSCH、PUCCH、PRACH或SRS；如果配置为灵活符号，则在时隙的符号集上UE不接收专用配置传输和专用配置接收。

对于被配置为接收SSB的符号，不能用于传输PUSCH、PUCCH、PRACH或SRS，同时不能通过TDD-UL-DL-ConfigurationCommon或TDD-UL-DL-ConfigDedicated指示为上行符号。

如果UE由DCI format 1_1调度在多个时隙上接收PDSCH，如果在多个时隙中的任何一个时隙中由TDD-UL-DL-ConfigurationCommon或TDD-UL-DL-ConfigDedicated指示为上行符号，则在该时隙上不接收PDSCH；如果UE由DCI format 0_1调度在多个时隙上传输PUSCH，如果在多个时隙中的任何一个时隙中由TDD-UL-DL-ConfigurationCommon或TDD-UL-DL-ConfigDedicated指示为下行符号，则在该时隙上不传输PUSCH。

2) 动态时隙结构配置

动态时隙结构配置通过DCI format 2_0进行指示，该DCI只会用于时隙格式配置，并通过SFI_RNTI(Slot-Format-Indicators, SFI)进行加扰。那么，如何通过DCI format 2_0来指示时隙格式？UE会收到gNB的高层配置参数SlotFormatIndicator，在该参数中会配置DCI format 2_0加扰的SFI_RNTI以及DCI format 2_0净载荷的大小(净载荷最大可达128 bits)，该参数详细配置如图2.11所示。

图2.11 参数SlotFormatIndicator详细配置示意图

图2.11中可以看出，DCI format 2_0净载荷的大小是可配的，这样可以减少DCI的开销，并且通过IE SlotFormatIndicator中参数slotFormatCombinations给UE配置时隙格式集合，在集合中包含了时隙格式组合ID(SlotFormatCombinationId)和时隙格式组合(slotFormats)，其中时隙格式组合由表2.5中的一个或多个format所组成。

表2.5: Slot formats for normal cyclic prefix(协议38.213 Table 11.1.1-1)

时隙格式组合ID和时隙格式组合有一个映射关系，则DCI format 2_0通过指示时隙格式组合ID即可通知UE使用哪个时隙格式组合，并通过positionInDCI确定某个服务小区的时隙格式组合ID(SFI-index)在DCI format 2_0净载荷中的起始位置。下面通过举例详细阐述DCI format 2_0如何指示具体的时隙格式组合，例如相关参数设置如下所示。

如上述时隙格式举例配置所示，如果此时在服务小区ID为0的UE(该BWP的子载波间隔与SlotFormatIndicator中参考子载波是一致的)收到由0xF000加扰的DCI format 2_0，其DCI format 2_0 payload = 0000 0100，那么如何确定时隙格式组合？由于上述举例中positionInDCI = 4，又positionInDCI取值范围是0..maxSFI-DCI-PayloadSize -1，而dci-PayloadSize的取值范围是1..maxSFI-DCI-PayloadSize，则positionInDC = 4对应的是DCI format 2_0中的第5bit。那么，UE收到DCI format 2_0 payload应该从第5bit开始，对于UE而言，DCI format 2_0 payload = 0100 = 4，则对应slotFormatCombinationId = 4的时隙组合，即：slotFormats[5] : {0,4,1,0,0}，在该组合下，是5个时隙格式，则连续5个时隙都是按照这个时隙格式组合进行，其示意图如图2.13所示。

图2.13 slotFormat组合举例示意图

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