Sub-6GHz Numerology 和帧结构
LTE物理层的多址方案基于下行链路中具有循环前缀(CP:cyclic prefix)的OFDM以及上行链路中带有CP的SC-FDMA。在下行链路和上行链路中,子载波间隔都是Df =15kHz。此外,仅对于MBMS专用小区,使用较长CP时,子载波间距Df =7.5kHz。上下行无线帧均是10ms。每个无线帧被划分为十个大小相等的子帧。
LTE支持可扩展的系统带宽(1.4/3/5/20MHz),以适应各种频谱分配。同时,最大UE传输/接收带宽根据每个频带指定的最大信道带宽固定,以降低LTE系统复杂性(除了UE类别M1)。

在确定新无线接口的物理层参数时,应考虑各种因素,如信道特性、部署场景、实现复杂性、性能要求等。
在设计新无线的numerology技术时,识别传播信道特性是先决条件,例如延迟扩展、多普勒频移、相干时间、相干带宽等。然而,至少对于sub-6GHz的频率,许多无线系统在该领域被指定并商业化。在这方面,类似的假设可以作为LTE新的无线numerology 6GHz设计的基线。
表2总结了RAN4中规定的LTE部署频段。对于许可频谱,频段范围可达约4GHz,而对于未许可频谱,频带范围可达约6GHz。也就是说,从工作频带的角度来看,LTE和5G新无线在sub-6GHz的频率下预计不会有什么不同。例如,考虑到5GHz的LTE LAA支持和相同的LTE数字,在类似的部署场景下,5G新的sub-6GHz无线numerology可能与LTE numerology相差不大。

5G定义了eMBB、mMTC和URLLC3个部署场景。对于eMBB,部署场景包括室内热点、密集城市、农村、一般城区和高速——所有这些场景都与sub-6GHz相关。对于每个部署场景,有些属性不同于LTE假设,例如载波频率(4、30、70 GHz)、ISD 5000 m(农村场景)、500 km/h UE速度(高速场景),而其他属性与LTE假设相似。从numerology角度来看,较长ISD的含义将对CP长度产生影响。此外,由于高速UE,可能需要更宽的子载波间隔来对抗更大的多普勒扩展。
对于mMTC和URLLC,一些eMBB部署场景可用于系统设计和评估。此外,还为特定使用场景定义了其他部署场景,例如极端农村、城市覆盖、公路、城市电网。
LTE和NR之间的双连接是一种潜在的部署模式,如果numerology在LTE和sub-6GHz和above 6GHz的NR之间是可扩展的或通用的,则将是可取的。这种设计将确保合理的复杂性,以支持与传统RAT的互通和共存。例如,在LTE numerology设计中,采样频率被指定为8 x 3.84 MHz,以便于在LTE和WCDMA/HSPA之间使用单个振荡器作为时钟参考。
对于eMBB,可以通过大量资源供应来支持更高的数据速率。为了达到目标峰值数据速率,下行为20 Gbps,上行为10 Gbps,应确保支持足够大的带宽。这意味着在频谱可用性方面,6GHz以上比6GHz以下更有利。尽管如此,仍然有机会通过频谱再利用和新的频谱分配在sub-6GHz中进行大规模频谱分配。因此,在sub-6GHz的部署中,应考虑大于20MHz的最大系统带宽。
低延迟要求是URLLC的一个关键特性-用户平面延迟的目标是上行链路为0.5 ms,下行链路为0.5ms。这促使引入短TTI,即小于1ms。鉴于在单个框架内多路复用不同的垂直,TTI长度与每个垂直兼容将是有益的。
基于以上讨论,用于sub-6GHz部署的NR numerology可以类似于LTE。此外,需要考虑对具有合理系统和UE复杂性的不同用例进行可能的优化。例如,可能的变体可以是:
eMBB:更宽的系统带宽(>20MHz)以支持更高的数据速率,可能更宽的子载波间隔(>15kHz)以减少TDD DL-UL切换点周期性并应对大的多普勒扩展。
mMTC:对于大规模连接,子载波间距更窄(<15 kHz)
URLLC:较短的TTI(<1ms)以支持低延迟,可能更宽的子载波间隔(>15kHz)以支持高速UE
5G将需要支持各种应用程序,这在Rel-13和Rel-14中已经很明显了。不同的应用程序在数据速率、覆盖率和延迟方面可能有不同的要求,因此需要不同的设计来优化各自的性能指标。例如,1毫秒的TTI持续时间可能仍然适用于eMBB,而较短的TTI可能用于URLLC,较长的TTI可以用于mMTC,并且相应的numerology、控制和RS结构可以根据TTI类型而变化。例如,mMTC可以考虑比Rel-13中更长的符号持续时间和更小的子载波间隔,而URLLC可以考虑相反的情况。这种设计的基本原理可以追溯到Rel-8,例如在正常TTI和MBSFN TTI中使用不同的符号持续时间和RS结构,或者在相同TTI中为PRACH和其他UL传输使用不同的子载波间隔。在Rel-13和Rel-14中,这些原则在NB-IoT、低延迟通信和V2X的情况下得到了扩展。
以优化的方式灵活支持不同的应用程序,如eMBB、mMTC、URLLC和MBMS,要求在同一带宽中共存不同的numerology,以及动态适应DL流量和UL流量是NR设计的主要目标之一。它还实现了NR接口分阶段部署的前向兼容设计。这种灵活性可以通过独立的TTI实现,其中公共控制信道和信号的存在被最小化。灵活的帧结构可以在系统带宽中包含TTI长度的混合,以在eMBB的性能、低成本解决方案和mMTC的增强覆盖以及URLLC的降低延迟之间提供适当的折衷,或者包含TTI结构的混合,例如支持高速通信或MBMS。
与Rel-13 TDD中的特殊子帧类似,TDD中自包含TTI结构也可以被考虑,其中DL符号的数量、UL符号的数目及其位置可以根据自包含的TTI(特殊TTI)配置而变化。自包含的TTI配置可用于支持DL控制和数据传输,如DwPTS中所述。自包含TTI配置(用于DL数据/控制传输和用于UL数据/通信传输的TTI符号的数量)的适配可以是每个TTI和UE特定的动态的,或者是与eIMTA类似的每个TTI数量和UE通用的动态的。
此外,通过避免DL/UL授权传输的TTI与PDSCH/PUSCH传输的TTT或来自UE的HARQ-ACK传输的TTL之间的固定时间关系,可以考虑调度灵活性,以提高频谱利用率,因为它目前也在Rel-14中考虑用于LAA。