5G帧结构
本文是ZTE提出的一种时间结构NR子帧（NRsf）和一种自包含的数据传输帧SDF。此外，还讨论了如何聚合不同长度和组成的调度帧，HARQ功能以及FDM和TDM方式下的复用，以提高资源利用率。
本文中假设的波形是CP-OFDM。通过子载波间隔缩放fsc＝f0*M可以导出不同的numerology，其中f0是子载波间隔基值，M优选为2^M类型，其中M是整数，数字包括0。
在LTE中，子帧的持续时间为1ms，对于NR，更倾向于允许可变的子帧持续时间。为了区别于LTE中应用的固定持续时间，使用术语“NR sub-frame（NRsf）”来表示NR。NR子帧是可调度的最短时域结构。NR子帧的持续时间可以通过考虑时延敏感服务（例如URLLC）的要求来定义。
定义NR子帧的持续时间至少有两种可能性：
1.通过定义绝对持续时间。子帧中包含的OFDM符号的数目然后从OFDM符号持续时间导出；
2.通过定义子帧中要使用的符号数。然后从OFDM符号持续时间导出子帧持续时间。
这两种选择或多或少是等价的。第一种方法似乎很简单；当需要引入短时间或需要调整不同的调度帧时，首先可以定义子帧的持续时间。另一方面，第二个选项似乎是向前兼容的，甚至更低的比例因子也可以应用于未来的用例。在第一种方法中，非常低的子载波间隔缩放因子（例如1/16）可以创建比子帧长的符号。
NR子帧的弹性持续时间可表示为：
其中“#symbols”是每个子帧的符号数，M是子载波间隔的应用比例因子。例如，上面的公式将允许NR子帧持续时间为0.5ms，对于SCS比例因子为1的8个OFDM符号。
NR子帧的持续时间应设计为满足5G时延敏感业务的要求。此外，为了允许LTE和NR之间的紧密集成，在一个LTE子帧中应该存在整数个NR子帧。
可能的NR子帧类型：
对于未配对频谱，应至少有3种类型的NR子帧：
Type0：全部下行，可以包括控制，可以包括数据，可以包括用于解调的RS。
Type1：全部上行，可以包括gap，可以包括控制，可以包括数据，可以包括用于解调的RS。
Type2：混合UL/D，L可以包括DL控制、DL数据、gap、UL数据、UL控制和RS，用于在两个传输方向上解调。
对于成对频谱，可能只需要Type0和Type1。而且，希望对成对和非成对频谱尽可能采用统一的设计。
三种不同NRsf类型的示例如下所示：
调度帧（SDF：scheduling frame）描述了数据突发传输所需的资源。调度帧可以由一个或多个NR子帧组成。通过子帧聚合可以创建大于一个子帧的调度帧。一个调度帧中的子帧的数目取决于特定应用的特定要求。它也可能与部署场景和载波频率有关。
RS是基于NR子帧设计的。当多个子帧被聚合以形成调度帧时，子帧中的RS用于调度帧的数据解调。不应要求RS存在于调度帧的所有子帧中。
调度帧还可以包含用于数据传输的分配或确认。但是，特定的调度帧是否包含分配或确认取决于数据传输过程和控制的具体设计。
人们倾向于最大化不同链接之间的共性，但也认识到不同链接可能存在一些差异。这些细节与具体设计高度相关。
为了允许低时延服务和促进前向兼容性，中兴建议引入一种基于NR子帧聚合的自包含调度帧结构（self-contained scheduling frame）。自包含结构意味着在调度帧中包括从源到目的地以及从目的地到源的数据突发传输所需的所有信号。
“Self-contained scheduling frame structure”意味着需要双向传输。因此，一个自包含的调度框架必须包含
至少一个NR子帧Type0和一个NR子帧Type1；
混合NR子帧Type2。
来自聚合NR子帧的不同字段由调度帧继承。但并非所有继承的控制字段都必须用于控制，其中一些字段可能用于数据传输。
下面，举例说明TDD中最小可能的自包含调度帧。它由两个NR子帧组成，每个子帧包含2个符号。在type0 NR子帧期间在下行方向上传输数据，并且在type1 NR子帧期间发送Ack/Nack。总的来说，至少需要4个符号来促进下行控制、Gap、Data和上行控制。
图3中示出了创建调度帧的另一种可能性。通过聚合type0和type2 NR子帧的不同组合，实现了具有不同属性的调度帧。对于SDF1，Ack/Nack被放置在调度帧的末尾，对于SDF2，Ack/Nack字段被放置在调度帧的中间。
调度帧用于承载传输块。NR子帧聚合生成不同的调度帧长度和格式。
自包含的调度框架结构是指在帧结构中包含传输数据突发所必需的所有信息，如分配、RS和数据。这应与“self-contained feedback”的可能性区分开来，也应予以支持。
一般来说，对于在调度帧（n）中接收到的下行数据，应能够在调度帧（n+k）中发送ACK/NACK，其中k(≥0). 在k=0时，ACK/NACK与相应数据在相同的调度帧中传输。这称为自包含反馈。在k>0时，ACK/NACK反馈延迟。后者在无法及时解码接收到的数据以进行自包含反馈的情况下是有用的。第三种可能性是集中反馈，其中，在一个单一上行场合中发送多个调度帧的ACK/NACK。
下面给出了一个自包含和延迟反馈的示例。使用图3示例中的调度帧结构：
对于上行数据传输，不需要显式反馈。相反，它可以包括在后续调度帧的下行控制中。如果它包含在下一个可能的调度框架中，则称为自包含反馈。如果它包含在以后的调度帧中，则称为延迟反馈。
独立的ACK/NACK反馈有几个优点，例如：
时延减少
减少不同调度帧之间的耦合。不同调度帧之间的低耦合增加了资源分配的灵活性。它以TDM方式简化了帧复用的调度。
调度帧可以灵活地被屏蔽以用于干扰缓解或任务关键型服务，而不考虑它是否需要用于先前数据传输的ACK/NACK反馈。
它有利于LAA（Licence Assisted Access），因为一旦设备成功占用一个信道，它就应该发送所有相关的信号。
然而，也有延迟反馈或集中反馈更适合使用的情况。例如，当采用自包含反馈时，不需要很低时延服务的性能可能会降低。例如由于在接收到ACK/NACK之前所需的传输时延或由于需要短调度帧（其具有更大的开销）的情况。
各种调度帧的复用
NR需要有效地支持各种使用场景，即增强移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）、超可靠和低延迟通信（URLLC）。此外，还应适用于室内热点、城市密集、超大覆盖、高速场景等多种部署场景。
为了满足不同的需求，我们需要具有不同特性的调度帧，例如不同的长度和numerology（例如子载波间隔、CP长度）。
为了有效地利用稀缺的空口资源，不同的调度帧结构需要基于允许平滑和灵活的复用和资源分配的共同原则。建议在载波中同时考虑频率（FDM）和时间（TDM）的帧复用调度。两种方法各有利弊。
下面列出了其中一些问题：
为下一代通信系统提供了大带宽。然而，由于低通信量或设备能力限制（例如智能计量），一些应用可能只需要很少的频率资源。同时，这类应用通常需要很长的调度帧来支持广覆盖。因此，以FDM方式复用不同种类的调度帧有利于避免频率资源的低效利用。
NR还需要同时满足不同的潜伏期要求。为了满足这些要求，可以在载波上同时使用多个调度帧长度。对于时延不敏感的应用程序（如FTP），可以利用长调度帧在减少开销方面的优势。在时延敏感的其他服务（例如VR）中，可以采用短的调度帧，即使这伴随着增加的开销成本。
与FDM概念相比，TDM方式通常更有利于复用长调度帧和短调度帧。在FDM模式中，有一些挑战需要克服。首先，FDM可能导致资源利用效率低下。例如，如果在具有短调度帧的应用中没有要发送的信号，则资源不能被具有长调度帧的应用直接利用，因为此时已经完成了其资源分配（在图5的右下角示出）。其次，由于不同应用在上下行之间的独立资源分配，可能出现TRP必须在一些子载波上发射但需要在其他子载波上接收的情况。这可能意味着长调度帧和短调度帧需要单独的RF链，并且将增加TRP的成本。此外，取决于所选择的波形，当以FDM方式复用时，由于不完美的时间和频率同步而导致的一个TRP中的DL/UL干扰可能在长调度帧和短调度帧之间产生大的保护带，这将进一步增加系统开销。
TDM方式的另一个用例是任务关键型应用程序。它们通常以突发传输为特征，并通过如图5所示的时域穿孔来支持。
对于不同调度帧的复用，还应考虑网络能力。例如，如果存在多个RF链，则可以对FDM复用的不同服务进行独立的上下行资源分配。如图5
如果只有一个射频链，则调度帧复用应考虑GP对准。如果某些调度帧无法对齐GP，则可以在适当位置进行穿孔。如图6中所示。
在FDM和TDM方式中引入灵活资源分配的另一个原因是业务量匹配。一般来说，mMTC需要更多的上行资源，eMBB的下行业务比例更高。如果需要使用FDM和不同的SDF配置来处理这样的上下行业务量差异，则意味着资源浪费。
基于上述考虑，建议在同时使用FDM和TDM方式下的帧复用调度。
