通信系统的帧结构,就好比摩天大厦的承重墙,5G空口的所有先进技术都承载在这短短的毫秒级时间颗粒度的帧结构上。在3GPP R AN1讨论初期甚至中期,部分公司比较激进,重点考虑高频段和非授权频段的频段使用方式,以及小站和室内的部署场景和需求,希望借鉴非授权频谱使用机制来定义帧结构,主导推动纯动态TDD的传输方式,也即每个调度单元的传输方向均可动态调整,具体传输方向完全取决于基站物理层调度信令,协议不再对帧结构有任何描述和配置。
若采用这种传输方式,则对基于 TDD 中、低频段的宏网部署场景将会存在如下问题。
(1)同一运营商内不同基站的上下行传输协调问题:对于宏网部署,不同基站的上行/下行传输方向需要保持一致,以避免基站间的上下行干扰;若无高层信令指示上行/下行传输配置,仅靠物理层调度信令实现,则需要对物理层调度方式做相应约束,进而带来很多不必要的配置管控开销。
(2)运营商间干扰协调问题:不同运营商间如果在相邻频段部署时,需要运营商之间协调采用相同的上下行配置,以规避邻频上下行干扰。若无高层信令指示上下行传输配置,仅靠物理层调度信令实现,则运营商间的上下行传输方式协调需要对物理层的配置及调度方式做多维度约束,会带来很多不必要的协调开销或需要更大的运营商间的保护带。
(3)终端节能:基于纯动态 TDD 的传输方式,终端需要在每个传输时隙检测下行控制信道以确定当前和后续传输时隙的上下行方向,导致终端能耗增加。
吸取4G帧结构设计经验,并结合4G TD-LTE网络大规模商用运营经验,针对性地克服干扰协调、终端功耗、调整时延等多项难题,中国移动公司提出了综合考虑部署需求和实现复杂度的准静态帧结构方案 [12] 。经过近1年的激烈讨论、反复论证和标准化推动,准静态帧结构方案最终被3GPP 5G标准采纳,可以实现运营商针对不同部署场景(宏覆盖、微热点等)、不同行业需求(低功耗物联网、高可靠车联网)和不同业务特点(高清无卡顿视频、实时互动 VR)来灵活地进行帧结构参数调整(上下行比例调整、上下行传输周期调整、无线资源隔离),从而全方位、多角度地满足5G部署应用需求。
具体来说,准静态帧结构能够通过不同参数的调整实现如下的功能:
· 支持半静态TDD帧结构配置,以为运营商间的上下行配置协调、运营商内部不同基站间的干扰协调提供降低管控开销的方案,同时能够减低终端功耗,且提供了能够与TD-LTE的多种上下行配比实现邻频共存的解决方案;
· 支持灵活的上下行保护间隔设置,以能够通过保护间隔的灵活调整,解决TD-LTE现网中发现的TDD系统存在的远端基站干扰问题;
· 支持动态与半静态混合的TDD帧结构,以在室内小站场景更灵活地适配上下行业务的动态变化,提高网络资源利用率和网络性能;
· 支持快速上下行切换方式,允许在更短的周期内实现上下行切换,降低传输时延,提供低时延高可靠传输。