5GNR漫谈3:BWP简述

LTE最大传输带宽是20MHz,可以支持几种工作带宽,比如5M,10M,20M,对于终端而言,最大是要支持20M射频带宽的,否则从一个5M小区系统切换到20M的小区系统,终端就得罢工了,这是实际应用中不可能接受的。
5GNR最大支持的频带宽度达到400M,如果期待终端如同LTE一样,每一次收发工作带宽支持这么大的全频带带宽,这是不必要的,这将会对终端的射频性能提出很高的要求,也难以实现芯片的集成化,成本会非常高。因此,NR提出了带宽自适应(BP,Bandwidth Adaptation)的概念。

NR协议(TS38.300)中描述了终端可以采用BP技术来适应和调整其实际的工作带宽,而不必要工作在整个小区的工作带宽,这就引出了一个BWP概念(Bandwidth Part),终端可以工作在不同的子带BWP上,这些BWP上的子载波间隔可以不同,以灵活实现不同的业务应用场景。下图是协议中举例的例子。T1时刻,终端工作在BWP1,T2时刻,终端工作在BWP2,T3时刻,终端工作在BWP3,T4时刻,终端又重新工作在BWP2,T5时刻,终端工作在BWP1。我们看到,这些BWP带宽可以不同,而且子载波间隔也可以不同,更重要的一点是,射频中心的工作频率也可以不同。图中BWP1和BWP2的射频中心是相同的,这意味着终端的射频器件工作频率可以不做切换,BWP3的工作中心频率已经改变,意味着终端从BWP2切换到BWP3时,其需要改变射频器件的工作频率,好处是射频器件不用工作在很大的带宽(图中,如果不切换频率的话,射频器件要支持BWP1+ BWP3的带宽,达到60M,这会给射频器件工作带来压力)。协议定义了一个终端最大支持4个BWP,而且某个时刻只能工作在其中一个BWP。
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那么问题来了,小区如何给每个终端配置其所要工作的BWP,终端又是如何确定其所工作的BWP资源呢?

在介绍SSB的时候,我们知道小区首先根据numerology确定其子载波间。由该子载波间隔确定的资源格(RB,resource blocks,频域占12个子载波)称为公共资源块,由这些公共资源块确定整个载波的带宽(CRB,carrier bandwidth)。协议定义了一个point A的参数,这个参数为CRB起始RB为0的位置。然后,不同BWP内的起始物理资源块PRB 0的位置由point A来确定。下图举例了point A如何确定不同BWP的起始RB位置。
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由上图我们可以看到,小区调度某个终端的时候,只要在调度时间窗内往终端工作的BWP里面配置资源就可以了,而终端在某个工作时间段内,只要接收指定的BWP数据就行了。对于小区而言,它看到的是整个CRB带宽内不同BWP,它只工作在一个中心频率,即可完成对不同BWP的资源调度,而对于终端而言,它只需要在某个时间段工作在一个BWP(某个中心频率),通过不同时间段的BWP资源利用,来完成对整个小区CRB带宽的利用,当然,它可以仅仅工作其中某一个频带。

终端可以工作在不同的BWP,不同的BWP有可能子载波间隔是不一样的,而且对于同一个小区而言,它可能的公共子载波间隔与BWP内的子载波间隔是可能不一样的,这必然会给调资调度带来麻烦。那么问题来了,基站是如何将不同BWP、不同子载波间隔的资源调度统一到以CRB为单位中的?

一切由小区搜索开始。终端先由工作频段确定GSCN,由当前GSCN号确定SS_REF,即SSB的载波中心频率位置。检测到SSB解出MIB后,由SS_REF和SSB占用RB数(20)以及MIB中携带的ssb-SubcarrierOffset参数,确定N_CRB_SSB的位置,这个位即为SSB起始所在位置以小区带宽RB计算时,其所在CRB中的位置。由下图直观的来说明。最后由OffsetToPointA,来确定PointA的位置,这个位置,也即小区带宽CRB0的起始位置,也是上层称为AbsoluteFrequencyPointA的地方。
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那么,图中的OffsetToPointA又是从哪里来的呢?在系统广播消息SIB1中携带。这样问题转换为终端如何解析SIB1。终端解完MIB广播消息后,携带了pdcch-ConfigSIB1信息,此信息告知了用于盲检PDCCH的参数信息,解出PDCCH承载的DCI调度信息后,才能进一步解调承载SIB1的PDSCH信道。
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SIB1中携带有ServingCellConfigCommonSIB消息,ServingCellConfigCommonSIB又携带了DownlinkConfigCommonSIB,而DownlinkConfigCommonSIB指示了两个信息FrequencyInfoDL和initialDownlinkBWP,FrequencyInfoDL即携带了OffsetToPointA。
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initialDownlinkBWP指示的BWP信息,即告知了BWP的工作参数,locationAndBandwidth即协议TS38.214中RIV的计算值,由其可推断出BWP的频域位置和工作带宽。这里其实是用的倒推法。
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举例子,当RB_start=0,子载波间隔等于30kHz,工作在FR1时
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协议里还定义了这样一种场景,当终端没有被配置initialDownlinkBWP时,则采用CORESET#0控制参数做为initialDownlinkBWP。那CORESET#0又从何而来?
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对于物理层(PHY)而言,终端在解调完SSB后,需要获取pdcch-ConfigSIB1信息,8个bit的信息,高四位定义了coreset0的频域资源信息和时域符号长度,低四位定义的是PDCCH搜索空间的时域位置信息。其中高四位用于指示一个表,里面指示了SSB频域资源位置相对于CORESET 0的偏移值Offset RB,下表中的最后一列(TS38.213),以及占用了几个符号。终端在CORESET 0可能的时频资源位置盲检PDCCH,得到SIB1的调度信息,然后再去解PDSCH,获取SIB1的信息。
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