5G前言:BWP

时间:2024-03-16 21:10:52

BWP的英文全程是Band Width Part,即一部分带宽,有时也用Bandwidth Adaptation(自适应带宽)来指代这个技术。

简述

BWP是5G新引入的概念,因为5G带宽较大(最大支持的带宽高达400M),若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(大带宽意味着高采样率,高采样率也意味着高功耗),也难以实现芯片的集成化,成本会非常高。为了减少手机端的功耗,设置了BWP的概念。

技术原理

  • 在5G中,UE的带宽可以动态的变化,每个UE可以设置属于自己的BWP,范围是整个带宽上的一个子集。
  • BWP不仅在 每个BWP不仅仅频点和带宽不一样,其子载波间隔(SCS)、CP类型、SSB周期等都可以差异化配置,以适应不同的业务。
  • 为DL/UL分别最多可以配置4个专有的BWP,但要注意的是,BWP的带框必须大于等于SSB,但是BWP中不一定包含SSB,对同一个UE来说,DL或UL同一时刻只能有一个BWP处于**的状态,UE在这个BWP上进行数据的收发和PDCCH检索。

注:在连接态中最多可以配有4个BWP,加上INITIAL态的一个BWP,一个UE最多配有5个BWP。
5G前言:BWP

  • BWP1:UE由于业务量较大,gNB给UE配置了15KHz子载波间隔同时配置40MHz高带宽,可以在短时处理大量业务。

  • BWP2:UE由于业务量较小,gNB给UE配置了15KHz子载波间隔并且配置10MHz带宽,满足UE基本通信即可;

  • BWP3:gNB发现BWP1所在带宽内有大范围频率选择性衰落或者BWP1所在频率范围内资源较为紧缺,于是给UE配置了一个新的带宽。

优势

  • 开发成本:UE不必支持全部带宽,只需要满足最低带宽要求即可,有利于低成本终端的开发,促进产业发展;
  • 功耗:当UE业务量不大时,UE可以切换到低带宽运行,可以非常明显的降低功耗;
  • 兼容:5G技术前向兼容,当5G添加新的技术时,可以直接将新技术在新的BWP上运行,保证了系统的前向兼容;
  • 灵活:适应业务需要,为业务动态配置BWP

类型

一般可以分为三种类型:

  • Initial BWP:这段BWP一般不会很大,均小于connected 态的BWP,它是在UE接入前进行信息接收,比如SIB和RA相关信息等,一般在Idle态使用。
  • First Active BWP:UE第一个专有的BWP,UE可在这个BWP上进行数据的收发和PDCCH检索。
  • Default BWP: UE专有BWP,是在RRCReconfiguration中配置给UE的,如果没有配置,则将Initial BWP认为是default BWP,并在bwp-inactivityTimer超时之后,UE仍没有被调度,则将UE切换到default BWP。
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配置

我们应该知道小区首先根据numerology(参数集)确定其子载波间,然后由该子载波间隔确定的资源块(RB,resource blocks,频域占12个子载波)称为公共资源块,这些公共资源块确定整个载波的带宽(CRB carrier bandwidth)。
在协议中,我们定义了一个参数point A的参数,他指向了CRB起始RB为0的位置,所以,后续BWP中的所有位置都是由这个位置相对位移得来的,如下图:
5G前言:BWP
上面所出现的Nstart就是各个不同BWP相对Point A起始的PRB。

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,以上的这些都是仅仅工作其中某一个频带而已
5G前言:BWP
相对于终端,它对应的是整个频带,只是工作在不同的BWP中,而不同的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,那基站是如何将拥有不同子载波间隔的BWP进行切换的呢?

切换

通过DCI指示进行BWP切换

校验DCI format中参数Bandwidth part indicator field,若与当前BWP不一致,从而进行切换。但是,这个参数只有2比特信息,我们UE最多可以配置5个BWP,故区分下面两种情况。
1.initial BWP+3 BWP
以BWP-Id作为升序排列时候的位置索引
2.initial BWP+4 BWP
5G前言:BWP
UE无法同过DCI切换到initial BWP,只能在连接态中的BWP配置中切换。如上图。

通过Timer超时来切换

这方法针对UE长时间不进行业务首发,这意味UE不再需要进行业务需求,故将UE切换到一个带宽比较小的BWP。
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其中,参数bwp-InactivityTimer:用于计时UE多长时间没有数据收发,这里通过UE是否收到CDI来判断UE业务有没有业务,可以设置上限时间;参数defaultDownlinkBWP-Id:超时后UE要进入的BWP的ID。
可以注意到,只有defaultDownlinkBWP-Id,而没有defaultUplinkBWP-Id,是因为这里只有下行BWP切换,上行不需要进行切换。

基于RRC配置切换

这种方法主要用于RRC重配消息下发或者SCell**之后,让UE进入到一个新的BWP。
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上下行切换分别通过firstActiveDownlinkBWP-Id/firstActiveUplinkBWP-Id指示UE在RRC重配之后或者SCell**后的切换,在重配后立马进行业务的收发,而没有处于initial BWP上。

切换时延

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在时延方面,DCI和Timer的切换方法由上表得出,根据子载波间隔不同,延迟也各不相同,一般由延迟数值大的那个来决定。
比如从60Khz(u=2)切换到15Khz(u=0),那么延迟取u=0的延迟1ms。
RRC切换的方法不仅考虑BWP时延,也应该考虑RRC的时延,相对较大。

参考

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