5G NR无线网络优化实践
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1.2.4 部分带宽的概念

部分带宽(Band Width Part,BWP)是5G新引入的概念。这是因为5G带宽较大,为了减少UE的功耗,设置了BWP的概念。BWP是整个带宽上的一个子集,每个BWP的大小,以及使用的子载波带宽(Sub Carrier Spacing,SCS)和循环前缀(Cyclic Prefix,CP)都可以灵活配置。上下行最大可独立配置4个专用BWP(不含初始BWP),BWP的带宽必须大于等于SSB,但是BWP中不一定包含SSB。对同一个UE来说,上行或下行同一时刻只能有一个BWP处于激活的状态,物理下行链路共享通道(Physical Downlink Shared CHannel,PDSCH)、物理下行链路控制通道(Physical Downlink Control CHannel,PDCCH)或者信道状态信息参考信号(Channel State Information-Reference Signal,CSI-RS)在有效BWP中传输,UE在这个BWP上进行数据的收发和PDCCH检索。BWP定义如图1-10所示,其中表示BWP(i)起始位置,表示BWP(i)的带宽。

图1-10 BWP定义

BWP的相关配置由SIB1和RRC重配消息下发给UE。每个服务小区都会配置一个初始BWP,包含一个默认的下行BWP和一个默认的上行BWP。如果UE没有通过高层参数initialDownlinkBWP获取下行初始BWP配置信息,UE将认为下行初始BWP的起始和终止位置对应CORESET#0频域范围,同时,子载波间隔SCS、循环前缀CP模式与CORESET#0一致,否则,按照高层参数initialDownlinkBWP确定下行BWP相关参数配置。而对于上行初始BWP的配置,UE需要通过高层参数initialUplinkBWP获取。BWP信息单元如图1-11所示。

图1-11 BWP信息单元

BWP参数包含BWP频域的起始位置和工作带宽(locationAndBandwidth)、子载波带宽(SCS),以及循环前缀格式(CP)。其中,locationAndBandwidth通过RIV的形式来指示BWP的PRB起始位置和占用的PRB个数。例如,locationAndBandwidth= 1099,表示起始RB编号为0,带宽为273个RB。

(1) BWP分类

在NR FDD系统中,一个UE最多可以配置4个专用DL BWP和4个专用UL BWP(不含初始BWP)。在TDD系统中,一个UE最多配置4个BWP Pair(不含初始BWP)。BWP Pair是指DL BWP ID和UL BWP ID相同,并且DL BWP和UL BWP的中心频点一样,但是带宽和子载波间隔可以不一致。BWP间切换示意如图1-12所示。

图1-12 BWP间切换示意

从BWP占用时机来看,BWP分为初始BWP(Initial BWP)和专用BWP(Dedicated BWP)两类。其中,专用BWP主要用于数据业务传输,一般大于初始BWP的带宽。

① 初始BWP:用于UE接入前的信息接收,例如,接收SIB1、OSI、发起随机接入等,一般在空闲态时使用。

② 专用BWP:UE专用BWP,UE可以在这个BWP上进行数据的收发和PDCCH检索,上下行最大配置4个专用BWP。

③ 默认BWP(default BWP):基站通过RRC Reconfiguration(重新配置)消息通知UE。如果没有配置,则将初始BWP认为是默认BWP。在占用专用BWP状态时,如果BWP-inactivityTimer超时后,UE仍没有被调度,则将UE切换到默认BWP。

现网一般配置2个BWP,即初始BWP和专用BWP,首次激活和默认BWP均为初始BWP,其带宽一般配置为48个RBs。

根据应用场景划分,BWP可以分为3类。BWP应用场景分类如图1-13所示。

图1-13 BWP应用场景分类

其中,场景#1用于小带宽能力UE接入5G系统,使用和监测较小带宽有利于降低UE功耗;场景#2适合于可变业务,UE根据业务带宽需求在大小BWP之间进行切换;场景#3不同BWP分别占用不同频带资源,可以配置不同参数集(Numerology),承载不同业务,例如,eMBB、mMTC和uRLLC等。目前,NR配置一般采用场景#2,BWP1定义为初始BWP,BWP2定义为专用BWP。

UE在对应的BWP内只须采用对应BWP的中心频点和SCS配置即可。另外,每个BWP不仅频点和带宽可以不一样,还可以对应不同的配置。例如,每个BWP的子载波间隔(SCS)、循环前缀(CP)类型、SSB周期等都可以差异化配置,以适应不同的业务需求。

(2) BWP自适应

BWP自适应调整示意如图1-14所示。第1时刻,UE的业务量较大,系统给UE配置一个大带宽(BWP1);第2时刻,UE的业务量较小,系统给UE配置了一个小带宽(BWP2),满足基本的通信需求即可;第3时刻,系统发现BWP2所在带宽内有大范围频率选择性衰落,或者BWP2所在频率范围内资源较紧缺,于是给UE配置了一个新的带宽(BWP3)。

图1-14 BWP自适应调整示意

(3) BWP的技术优势

BWP可以给5G带来很多灵活性,以适应多种差异化业务,其不足之处是使5G系统的设计更加复杂。

● UE不需要支持全部带宽,只须满足最低带宽要求即可。

● 当UE业务量不大时,UE可以切换到低带宽BWP运行,降低UE功耗。

● 适应业务需要,不同BWP可以支持不同参数集(Numerology)的资源配置。

● 5G技术前向兼容,当5G添加新的技术时,可以直接将新技术应用在新的BWP上运行,保证了系统的前向兼容。