5G NR BWP

下面从以下几个方面简单介绍下BWP

一、BWP概念和意义 [参考38211 4.4.5]

BWP就是资源栅格内的一段连续的CRB,其目的和意义主要就是以下几点:

  • NR带宽很大,UE没必要强制性支持全部带宽,只需要支持部分带宽即可,这也是BWP这个名称的由来(bandwidth part);
  • 在不必要的时候节省功耗,因为带宽越大需要的功耗越高,所以没必要让UE时时刻刻都处在一个大带宽的状态;
  • 实现灵活的调度,包括带宽大小和频带位置,用于适应不同的业务需求以及克服频率选择性衰落等。

二、BWP配置 [参考38213 12]

BWP的配置分为几种不同的情况:

1.初始BWP
初始上下行BWP,即Initial DL BWP和initial UL BWP会在SIB1中配置,如果initial BWP未配置,则默认为CORESET0。初始BWP主要用于初始接入过程,如SIB1的接收,随机接入过程当中RAR、Msg4的接收以及preamble和Msg4的发送等。

2.激活BWP
激活BWP即active BWP是用于初始接入完成以后,为UE配置的BWP。初始接入完成以后,UE会有各种业务需求,所以一般active BWP的带宽比初始BWP要大。

3.默认BWP
默认BWP即default BWP用于UE长时间没有业务需求的情况下,让UE从大带宽的active BWP切换到一个默认的一般带宽较小的BWP上,用于降低功耗。

一旦要配置BWP,则需要包含一些必要的参数,包括BWP的SCS和CP、BWP的频域位置和大小(指示方式为RIV)、ID以及该BWP内的PDCCH和PDSCH的generic parameters and dedicate parameters。在该BWP内的PDCCH、PDSCH等的SCS和CP都和该BWP相同。BWP的带宽可以是275RB以内的任意值,根据参数locationAndBandwidth指示一个RIV (Resource Indicator Value),然后通过公式计算得到BWP的起始位置和RB数量,起始位置的参考点是Point A。计算公式如下:
在这里插入图片描述
一个UE最多可以配置4个DL BWP和4个UL BWP。如果有SUL,则可以还有最多4个SUL上的BWP。在任意特定时刻,只能有一个激活上行BWP以及激活下行BWP。上下行数据信道、控制信道以及参考信号都不能在超出BWP的范围以外传输。在NR FDD系统中,NR TDD系统中,上下行BWP为一个pair,具有相同的ID以及中心频率,但是带宽和子载波间隔可以不同。

三、BWP切换 [参考38213 12 以及38321 5.15]

BWP有4种切换情形:

  • 伴随数据调度的DCI指示的快速切换
  • RRC(重)配置和激活SCell时从initial BWP到first active BWP的切换
  • 基于timer的长时间没有业务调度的切换
  • UE在随机接入过程中,如果active BWP内没有PRACH资源,则自动切换到initial BWP
    下面分别介绍这几种切换情形。

1.DCI_based切换
DCI切换用于在有数据调度时,快速实现BWP的切换。DCI format 0_1、1_1可以用于DCI切换,但不会只用于DCI切换。如果UE收到的DCI中指示的激活BWP与当前的不同,则触发DCI切换。但要注意当UE进行DCI BWP切换时,该DCI调度的数据要在新的BWP上面传输,所以当前DCI中information field size未必与新的BWP解释该information field需要的size相同,所以在解释的时候可能需要补零或去掉几bit。

DCI中通过Bandwidth part indicator来指示BWP的切换。

  • 当高层配置了4个BWP,则该2bit的field会按照下表指示新的BWP-ID,这种情况下,UE一旦从initial BWP切换到了active BWP,就再也无法通过DCI切换回initial BWP;
  • 当高层配置了小于4个BWP,那么就算从initial BWP切换到了active BWP,UE依然可以通过DCI来切换回initial BWP。

例如高层配置了3个BWP,ID分别为1、2、3,则DCI中该field可以通过2bit指示0、1、2、3,其中的0就可以表示切换到initial BWP,但是如果高层配置了4个BWP,其ID分别为1、2、3、4,则DCI中2bit信息只能用于指示1、2、3、4,无法指示ID 0,即无法切换到initial BWP。
在这里插入图片描述
在DCI调度UE切换BWP时,有一些要注意的:
a.DCI调度PDSCH的时间不能比切换BWP所需的时间短
b.在PDCCH到PDSCH之间的这段时间UE不进行业务收发
c.该PDCCH要在一个slot的前3个符号内接收

2.Timer_based切换
Timer_based切换用于UE在长时间不进行业务收发(意味着UE此时可能没什么业务需求),则让UE切换到一个带宽较小的default BWP以达到节能的目的。(要注意一点是:当前协议中只有下行BWP需要进行timer_based切换,上行不需要,因为一般下行BWP带宽比较大,更加耗电。)

具体多长时间由参数bwp-InactivityTimer指示,具体的default BWP由参数defaultDownlinkBWP-Id来指示。

在timer计时期间,是否有业务需求根据是否有DCI调度来判断,而不是根据是否进行了数据收发来判断。在timer到期之前只要UE收到DCI,则不会切换到default BWP,即使如下图所示的情况。
在这里插入图片描述
如果UE此时不在default BWP,则收到DCI或MAC PDU都会使timer重置。如果timer到期了,则UE切换到default BWP。

3.RRC_based切换
RRC BWP切换用于UE完成初始接入进入RRC连接态后或RRC重配后或SCell激活后,能让UE立马进入合适的BWP进行业务收发,而不是一直停留在initial BWP上。UE在初始接入的过程中,一直使用的是initial BWP,即一般是SIB和RA相关的一些操作在initial BWP内完成。一旦初始接入完成,进入RRC连接态,则基站可以通过firstActiveDownlinkBWP-Id以及firstActiveUplinkBWP-Id来激活除了initial BWP以外的BWP了,通常带宽要比initial BWP大一些。

4.随机接入过程中的切换
在随机接入的过程中,如果在active UL BWP上没有PRACH资源,则UE自动切换到initial UL BWP,对应的DL BWP也要切换到和UL BWP对应的pair,如果切换到了initial UL BWP,则active DL BWP也切换到initial DL BWP,如果没切换到initial BWP,则active DL BWP的ID要和active UL BWP的ID相同,不同的话就需要切换active DL BWP。在随机接入过程中,fall back到default BWP的timer是不计时的。

UE在随机接入过程中如果收到DCI指示的BWP切换时,是否切换BWP取决于UE自己的行为:或切换到新的BWP上重新开始随机接入或忽略切换的指示。

但UE在随机接入过程中如果收到了RRC配置或重配指示的BWP切换,则UE需要停止目前的随机接入过程,进行BWP的切换。

四、BWP切换时延 [参考38133 8.6]

切换时延分为以下两种情况:

1.DCI 和timer 的 BWP 切换时延
在三种BWP切换中,DCI_based和Timer_based BWP切换所需要的时延是一样的:TBWPswitchDelay。在timer-based BWP切换中,BWP切换的起始时间是timer到期后的第一个子帧(FR1)或半帧(FR2),DCI_based BWP切换协议中没说,但起始时间应该是接受DCI的slot。

切换时延的大小以slot为单位,和UE的capability有关,具体大小如下表所示。当新旧BWP的SCS不同时,切换时延的大小根据较大的SCS来确定。
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2.RRC 的BWP切换时延
如果是RRC_based BWP切换,则切换时延大小是:TRRCprocessingDelay + TBWPswitchDelayRRC。切换的起始slot是包含RRC command的最后一个slot。该时延既包含了RRC的接收解码时延,也包含了BWP的切换时延,所以这种切换时延比前面的DCI和timer切换时延要大。

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