BWP

2021/04/21 5G_NR 共 2551 字,约 8 分钟

BWP 配置

BWP 数量

BWP 定义了载波的部分带宽,是一个纯粹的频域概念。终端可以在上行与下行分别最多配置 4 个 BWP,这里的 BWP 是指系统通过 UE-specific RRC 信令配置的 UE-dedicated BWP。除此之外,上下行还各有一个 Inital BWP,用于终端在建立 RRC 连接之前的初始搜索以及随机接入使用。这样,实际上每个终端可以最多配置 5 个 BWP。BWP-id 的取值为 0~4,其中 Initial BWP 的 BWP-id=0。

目前约束了终端同一时刻在一个载波上只能有一个激活的 BWP,在 CA 的情况下,实际上存在多个激活的 BWP。终端只能在激活 BWP 上进行数据的收发。在不同 BWP 之间切换时会有切换时延,这时终端是无法进行传输的。

BWP 带宽

BWP 由若干数量的 PRB 组成,且绑定了一种参数集,即 SCS+CP 参数。 BWP 配置参数包含:带宽(PRB 个数),起始位置以及参数集。配置 BWP 时,首先要定义 CRB 作为参考,不同的 BWP,其参考的 CRB 是独立定义的。换言之,每种 SCS 都有其各自的 CRB 定义,不同的 BWP 的配置参数完全是独立的。

不同 BWP 内的 PRB 索引是独立的。BWP 不一定都包含 SSB,但是其带宽必须要大于 SSB 的带宽。此外, BWP 至少包含一个 CORESET。BWP 的位置与大小通过高层信令 locationAndBandwidth 指示,终端可以根据该字段的 RIV 值计算出 BWP 的起点与大小。

FDD 与 TDD 系统下的 BWP 配置

由于 FDD 使用了成对频谱,且上下行载波相对独立,因此,FDD系统中,UL BWP 与 DL BWP 分别独立配置与激活。在 TDD 系统中,UL BWP 与 DL BWP 需要成对配置,成对激活,BWP-id 一致的 UL BWP 与 DL BWP 配成一对,保持终端在上下行传输时中心频点不变。

BWP 切换

5G 目前支持通过 RRC 信令实现半静态切换以及通过 DCI 实现 BWP 动态切换。

基于 DCI 的动态 BWP 切换

5G 通过 DCI Format0_1 实现 UL BWP switching,通过 DCI Format1_1 实现 DL BWP switching。同时 BWP switching 支持跨 BWP 调度,即在激活新 BWP 的同时在新激活的 BWP 内调度数据。用于 BWP switching 的 DCI 只在时隙的前 3 个符号出现。

BWP switching 的流程如下图所示:

BWP-switchig-DCI-Based

BWP switching 通过 DCI 中 2bit 的 BWP Indicator 字段实现。但是,一个终端可以在上行和下行分别最多配置 5 个 BWP,包括 4 个 UE-dedicated BWP 与 1 个 Initial BWP。2bit 最多只能指示 4 个 BWP,因此 5G 限制了只有在配置的 UE-dedicated BWP 数量不超过 3 个时支持 UE-dedicated BWP 与 Initial BWP 之间进行切换。当配置了 4 个 UE-dedicated BWP 时,只允许 UE-dedicated BWP 之间进行切换,不支持切换到 Initial BWP。

基于 Timer 的 BWP 回落

当有数据需要传输时,终端会从较小的的 BWP 切换到较大的 BWP 进行数据的收发,这种切换往往与资源调度一起发生,因此正好可以使用 DCI 来进行指示切换。但是,当数据收发结束为了节电或需要监听其他周期信号时,终端需要从较大的 BWP 回落到较小的 BWP,此时一般没有数据信道的调度,如果仍旧使用 DCI 指示,难免会造成信令开销,同时也为终端造成负担。因此,5G 支持了基于 Timer 的 BWP 回落。

当终端收到了调度数据的 DCI 后,终端会将 bwp-InacivityTimer 重置。在一段时间内,若终端没有再收到调度信息且当 bwp-InacivityTimer 超时,就会回落到 Default BWP。Default BWP 通过网络在配置的 4 个 BWP 中指定,未指定时 Initial BWP 被视作 Default BWP。

基于 Timer 的 BWP 回落如下图所示:

BWP

bwp-InacivityTimerdrx-InacivityTimer 很相似,但是前者是指 Timer 超时后终端回落到 Default BWP,此时终端仍旧在监听 PDCCH;而后者是指 Timer 超时后终端将停止监听 PDCCH,终端进入所谓的 DRX 状态。5G 中,BWP 的回落是嵌在 DRX 操作内的,即 bwp-InacivityTimer 一般设置为比 drx-InacivityTimer 更短,以实现在 BWP 回落后终端依旧会监听 PDCCH 直到 drx-InacivityTimer 超时。

bwp-InacivityTimer 是一个公共的参数,对所有非 Default BWP 都适用,配置范围为 2~2560ms。2560ms 也是 drx-InacivityTimer 的最大值。在收到调度数据的 DCI 后,bwp-InacivityTimer 会重启;在 RACH 过程中,防止终端回落到 Default BWP,bwp-InacivityTimer 会暂时挂起,等待 RACH 结束时继续运行。

Initial BWP

在终端接入小区之前,网络无法通过 RRC 信令来为终端配置 BWP。但是终端在 RACH 过程中又需要一个上下行的初始工作带宽,因此不可避免地要引入 Initial BWP 的概念。因此,终端在初始搜索时,会根据高层信令确定一个 Initial BWP。值得注意的是,若网络没有配置 Initial BWP,那么终端就将 CORESET0 的频域范围视为 Initial BWP。

上面讲述的主要是下行,上行类似。网络通过 SIB1 为终端配置 Initial UL BWP,其中包含了 PRACH 资源。当终端激活的 BWP 中不包含 RACH 资源时,终端需要切换到 Initial UL BWP 进行接入。

5G 使用了 “ carrier+BWP 两层配置与激活” 方式。即载波的配置与激活和 BWP 的配置与激活相对独立。在确认了激活的载波后,还需要进一步确定该载波中激活的 BWP。同一小区,载波可以被配置为不同的参数集,从而激活不同参数集的 BWP。

在 CA 操作中,当辅小区 SCell 通过 PCell 中 MAC CE 激活时,终端如何确定在 SCell 中的 BWP 呢?为此,RRC 不仅配置了 PCell 中的 Initial BWP,还配置了 SCell 中的 First Active BWP,用于终端在 SCell 刚激活时的一些初始操作以及 BWP 切换。

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