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发表于 4 天前 | 查看: 8| 回复: 0

RedCap的应用场景广泛,不仅包括固定的用户设备(UE),也包括有移动性需求的UE。但在应用初期,网络中RedCap UE的数量较少,考虑到成本等因素,运营商可能不会为RedCap搭建专网。因此,RedCap UE需要接入现有网络,和 non-RedCap UE(即不支持RedCap特性的UE)在网络中共存。

在标准设计上,一方面需要分析RedCap UE对网络和non-RedCap UE的影响;另一方面,也需要分析RedCap UE在共存场景下遇到的问题,从而确定需要为RedCap UE做哪些增强。

1. 共存场景下,RedCap UE对网络和non-RedCap UE的影响

现有技术中,基站在系统消息中,为UE配置初始上行BWP(Initial UL BWP)和初始下行BWP(Initial DL BWP),用于随机接入过程、寻呼等信息的传输。

用户设备在空闲与连接模式下的BWP配置流程

FR1 non-RedCap UE可支持的最大带宽为100MHz,所以,基站可以将初始BWP的带宽,配置在载波范围内的任意位置,配置为符合协议规定的任意大小。

当网络中存在RedCap UE时,基站为了保证上下行传输信号在UE支持的带宽范围内,需要限制配置:初始上/下行BWP <= RedCap UE支持的带宽范围,即在FR1时,不大于20MHz。

但是这样,也就限制了non-RedCap UE的资源配置,降低了频率分集的增益。随着网络中RedCap UE数量的增加,网络中non-RedCap UE的性能也可能受到影响。

例如,在NR R15/R16标准中,初始接入过程中,下行控制信息在CORESET 0传输,而CORESET 0可支持同时传输的下行控制信道候选数量有限

CSS sets的CCE聚合等级与候选者数量表

如果同时需要接入网络的UE数量,远超过控制信道承载的信息数量,就会导致部分UE接入失败或接入时延增加。

再例如,NR R15/R16标准规定的随机接入前导序列最多有64个,随着同时接入网络的UE数量的增加,不同UE选择相同随机接入前导序列而产生碰撞的概率就会增加

上述内容总结如下:
引入RedCap UE会对传统网络造成两方面影响:

  • 限制配置灵活性:为兼容RedCap UE较小的带宽(FR1为20MHz),基站需将小区公共的初始BWP限制在较窄带宽内。这使得能力更强的non-RedCap UE(支持100MHz)无法充分利用大带宽和频率分集增益,性能受限。
  • 加剧公共资源竞争:RedCap UE与non-RedCap UE共享有限的公共资源池(如控制信道、前导序列)。随着RedCap UE数量增加,所有终端接入时的冲突、失败概率和时延都可能增加,影响网络整体容量。

因此,应该允许基站可以根据网络容量、调度策略等,合理分配网络资源给RedCap UE及non-RedCap UE。

2. RedCap UE在共存场景下遇到的问题

下面以FR1为例进行描述。标准设计的原则是:最大可能地复用R15/R16的设计

因此,在RedCap工作项目WI的初期,便形成了如下结论:

  • 支持RedCap UE在带宽允许的情况下,与non-RedCap UE 共享SSB和CORESET 0
  • 当non-RedCap的初始下行BWP带宽 <= RedCap UE带宽时,RedCap UE可以使用相同的初始下行BWP。
  • 当non-RedCap的初始上行BWP带宽 <= RedCap UE带宽时,RedCap可以使用相同的初始上行BWP。

在连接态配置的非初始上行或下行BWP,是基站针对每个UE独立配置的,因此在配置时,限制其带宽 <= RedCap终端的最大带宽。

但是,对于初始下行和上行BWP,当RedCap与non-RedCap UE在同一小区共存时,情况会有所不同。这是由于初始下行和上行BWP,均是小区级别统一配置的。

先看初始下行BWP。在初始接入过程中,FR1 RedCap UE支持的最大带宽为20MHz。即使在SIB1中配置了初始下行BWP,所有UE仍会保持CORESET 0监听PDCCH,直到RRC连接建立。而CORESET 0的带宽不会超过20MHz,因此,不会出现控制信道监听失败或超出终端能力的频域冲突,在初始下行BWP上没有共存问题

初始下行BWP与RedCap专用BWP配置说明

对于初始上行BWP则不然。初始上行BWP是在SIB1中进行配置的,相应的PRACH配置也包括在SIB1中。初始上行BWP可以在随机接入过程中使用,而non-RedCap UE的初始上行BWP带宽可以超过20MHz。

如果RedCap UE复用non-RedCap UE的初始上行BWP,将产生一系列的共存问题,包括RACH、Msg3、PUCCH等的传输带宽均可能超过RedCap的最大带宽。

2.1 RACH的共存问题

RedCap UE支持的最大信道带宽为20MHz,意味着这类UE在初始接入阶段和连接建立之后,均只能工作在最大20MHz的带宽范围内。

按照NR R15/R16协议,网络可以为non-RedCap UE配置一个大于20MHz的初始上行BWP及相应的PRACH资源。

不同配置下的RO带宽计算表

当RedCap UE和non-RedCap UE在同一个网络中共存时,基于上表的计算,在基站配置了8个频分复用(FDM)的随机接入信道机会(RO)的情况下,RO带宽可能大于RedCap UE带宽的20MHz,这将导致对应不同SSB索引的RO,无法位于同一个UE的20MHz带宽内,即终端支持的带宽范围不能包括所有的RO。

为了解决上述问题,标准中讨论了如下一些解决方案。

选项1:采用RF调谐方式
当UE发现其选择的PRACH资源不在当前工作带宽范围之内时,可调整射频中心频点,使带宽内包含该PRACH资源。但RF调谐的时间,可能导致需要延长PRACH到随机接入响应(RAR,即Msg2)的时间。另外,频繁的调谐也不利于终端复杂度和能耗的降低。对于TDD系统,如果下行不随上行进行射频调谐,还会导致上下行中心频点不能对齐。

选项2:为RedCap终端配置专属的初始上行BWP
为RedCap终端配置专属(独立)的初始上行BWP及相应的PRACH资源,以保证随机接入资源始终位于RedCap终端的带宽内。标准的讨论包括:引入一个还是多个专属的初始上行BWP;TDD系统可能会存在上行BWP和下行BWP中心频点不对齐的情况;是否为RedCap配置专属的PRACH资源;配置专属资源后,gNB处理复杂度增加等。

选项3:限制gNB的配置
限制PRACH的序列长度,或限制频分复用的RO的数量等,以保证频域上RO的带宽之和不大于RedCap终端支持的最大带宽。但在共存时,这种方式会导致PRACH的容量受限,增加non-RedCap终端随机接入冲突的概率。

选项4:对RedCap终端进行专属的PRACH配置
例如,对RedCap终端进行专属的PRACH配置,可以很好地解决PRACH资源超出RedCap带宽的问题。但有些公司认为,专属资源的配置增加了上行资源开销,导致资源利用效率下降;同时,增加了gNB资源分配和处理的复杂度。该选项比选项2的灵活性差。

上述问题和解决方案的讨论前提,是出现了网络为non-RedCap UE配置的初始上行BWP带宽大于RedCap UE的最大带宽的场景,因此,标准需要先明确这种场景是否存在。

3GPP RAN1 104b次会议讨论了初始接入阶段及初始接入之后,是否允许网络中该场景的出现,讨论中出现如下三种选项。

  • 选项1允许以上场景出现,并且RedCap终端可以和non-RedCap终端使用相同的上行BWP,即RedCap可以支持工作在初始上行BWP带宽大于其最大带宽的场景
  • 选项2允许以上场景出现,但是网络要为RedCap终端配置一个专属的初始上行BWP,以保证其初始上行BWP带宽不大于RedCap终端的带宽。
  • 选项3不允许以上场景出现,即RedCap终端不支持工作在初始上行BWP带宽大于其最大带宽的场景

选项1意味着终端可能需要采用RF调谐的方式工作。选项2易于实现,通过配置专属的BWP,既不会限制non-RedCap终端的初始上行BWP带宽,又保证了RedCap终端的工作带宽在其最大带宽范围之内。选项3通过限制RedCap终端与non-RedCap终端共存时的网络配置,也能保证不会出现RedCap终端工作在BWP带宽超出其最大带宽的场景。但这种方式为网络带来了不必要的限制,尤其是在现网中,通常网络部署已经存在大量的non-RedCap终端,形成了相对应的参数配置,如果因RedCap终端的引入而改变网络的参数配置,会对网络产生较大影响,所以不推荐这个选项。

从上述解决方案的选项和对场景支持的选项中可以看到,解决方案及场景的选项1和选项2之间存在一一对应关系,因此,这些问题在后续进行了统一讨论。

由于RF调谐的方式对终端的影响较大,同时也涉及调谐时间对上下行调度、反馈时隙偏移量等的影响,因此,最终场景选项2在RAN1 105次会议上获得通过,即在初始接入期间及初始接入之后,都允许non-RedCap终端的初始上行BWP带宽大于RedCap终端的最大带宽。

这次会议上对于解决共存问题的解决方案,也形成了工作假设:在初始接入期间和初始接入之后,针对网络为non-RedCap终端配置的初始上行BWP带宽大于RedCap终端最大带宽的场景,基站应为RedCap终端配置一个不大于其最大带宽能力的专属初始上行BWP。

工作假设是在3GPP会议讨论中一种获得大部分公司同意,但尚存在一些争议的结论形式,通常会在接下来的会议中进行确认。

在专属BWP的讨论过程中,有公司从运营商的角度,还提出一种负载分流的场景:即使non-RedCap终端的初始BWP带宽不大于20MHz,考虑到空闲态的终端均工作在以CORESET 0带宽定义的初始下行BWP上,且SIB1消息、寻呼消息均会在该BWP上发送,同时non-RedCap终端的初始接入也需要在初始上行BWP上进行;当两种类型终端共享初始上行或者下行BWP时,有可能出现初始接入及传输的拥塞,因此,建议将专属BWP作为一种容量扩展和分流的方案。

这种场景在RAN1 105次小组会上形成了相应的工作假设:在初始接入期间和初始接入之后,在non-RedCap终端的初始上行带宽不大于RedCap终端最大带宽的场景下,网络也可以为RedCap终端配置一个专属的初始上行BWP。

关于RedCap初始BWP配置的工作假设与协议

总之:

  • 对于网络配置的non-RedCap终端的初始带宽大于20MHz的情况,网络会为RedCap终端配置专属的初始上行BWP。
  • 对于网络配置的non-RedCap终端的初始带宽不大于20MHz的情况,网络也可以为RedCap终端配置专属的初始上行BWP。

相应地,如何使不同SSB索引对应的RO,均位于终端可支持的最大带宽范围内的问题,也可以通过配置专属的初始上行BWP解决。标准规定,在专属初始上行BWP上的RO,可以是为RedCap配置的,也可以是RedCap终端与non-RedCap终端共享的。

另外,在标准讨论的过程中,也出现过其他观点。如不同RedCap终端,甚至不同SSB索引关联的RO,对应的初始上行BWP不同。

不同的SSB与不同的专属初始上行BWP对应关系示意图

如上图所示,当频分复用(FDM)的RO的总带宽超过了RedCap终端的最大带宽,通过将初始上行BWP与RO关联的SSB索引建立关系,如SSB0、SSB1、SSB2、SSB3对应初始上行BWP1,而SSB4、SSB5、SSB6、SSB7对应初始上行BWP2。终端通过选择不同的SSB索引,来确定不同的初始上行BWP,从而实现与传统终端PRACH资源的复用。

当然,每个SSB索引也可以对应不同的初始上行BWP,即8个SSB对应8个不同位置的初始上行BWP。但最终为了简化设计,确定所有的RedCap终端,共享一个公共的专属初始化上行BWP

小结:
标准设计首要原则是最大化复用现有协议。因此,当普通终端初始BWP带宽未超过RedCap终端能力(≤20MHz)时,支持共享相同的BWP。真正的共存问题只出现在:普通终端的初始上行BWP带宽 > 20MHz,而RedCap终端试图复用时。

下行初始BWP因依赖CORESET 0(带宽≤20MHz),无共存问题。矛盾集中于上行初始BWP:若RedCap复用普通终端的大带宽上行BWP,则RACH(随机接入信道)、Msg3 PUSCH、PUCCH等一系列上行传输的带宽均可能超出其能力范围。

3GPP会议最终达成共识:当普通终端初始上行BWP > 20MHz时,网络必须为RedCap终端配置专属初始上行BWP(带宽≤20MHz)。即使普通终端初始上行BWP ≤ 20MHz,网络也可以(可选)为RedCap配置专属BWP,以作为负载分流和容量扩展的手段。最终,为简化设计,确定所有RedCap终端共享一个公共的专属初始上行BWP。

2.2 初始接入阶段PUCCH和PUSCH的传输问题

除了PRACH是在初始上行BWP中传输的,Msg3/MsgA PUSCH(在两步RACH流程中,在发送PRACH之后,UE会相应地在有效的PUSCH时机上发送PUSCH,这个PUSCH称为MsgA PUSCH)的传输也是基于初始上行BWP进行调度的。

因此,在网络为non-RedCap终端配置的初始上行BWP带宽大于RedCap终端最大带宽的情况下,如果RedCap终端与non-RedCap终端共享相同的初始上行BWP,则会在如下问题:

  1. RedCap的上行Msg3/MsgA PUSCH调度传输,有可能超出RedCap终端的最大带宽。
  2. 现有协议规定,PUCCH在初始接入之前需进行跳频传输,两跳传输的位置分别在初始上行BWP的两端。因此,会出现PUCCH传输带宽超出RedCap终端最大带宽的情况。

为保证初始接入阶段用于传输Msg4/MsgB(对应于两步RACH过程中UE发送完PRACH及PUSCH之后接收的基站响应信息)的HARQ反馈的PUCCH及Msg3/MsgA PUSCH,均位于RedCap终端的最大带宽内,有如下4种选项:

选项1:RF调谐
对于PUCCH传输,两跳传输之间需要进行调谐时,一些用于传输PUCCH的符号会被用于调频而无法用于传输,从而导致PUCCH的解调性能变差,PUCCH的覆盖率降低。此外,调谐需要占用的符号数量也需要进行标准的讨论和定义。类似地,RF调谐的时间,需占用终端进行PUSCH传输的时间,由此可能会导致PUSCH传输解调性能的降低

选项2:为RedCap配置专属的初始上行BWP
选项2的问题是专属资源需要在SIB1中进行指示,这会导致SIB1开销增加;网络需要维护两个初始上行BWP(RedCap和non-RedCap各一个);TDD系统可能存在上下行BWP中心频点不对齐情况,以及上行传输资源的碎片化问题。但随着讨论的深入,各公司逐渐认为较其他方案带来的问题,这些问题相对容易解决。

选项3:为RedCap终端引入单独的PUCCH、Msg3/MsgA PUSCH的配置或者指示
选项3的灵活性比选项2差,也同样存在指示开销的问题。另外,基站需要提前识别出RedCap终端进行匹配的指示,也需要为RedCap终端定义新的跳频模式。而且,选项3也存在资源碎片化等问题,最终未被标准采纳

选项4:通过基站配置
例如,限制初始上行BWP的带宽总是不大于RedCap终端的最大带宽,或者限制Msg4/MsgB HARQ反馈和Msg3/MsgA PUSCH的频域资源位置及调度的资源数量等。为了保证RedCap终端的正常接入,而限制为non-RedCap终端配置的资源,有可能影响non-RedCap终端的性能,降低网络的容量。另外,该选项同样存在上行PUSCH资源碎片化的问题。因此,这种方式也不被推荐

由于标准先讨论了RACH的问题,并在RAN1 105次会议上形成结论:当non-RedCap终端的初始BWP带宽大于RedCap终端的最大带宽时,网络为RedCap终端配置一个专属的初始上行BWP。因此,多数公司倾向于采用与RACH一致的设计来解决该问题。

最终在RAN1 105次会议上,通过工作假设:为保证Msg4/[MsgB]的HARQ反馈和Msg3/[MsgA]的PUSCH传输,位于RedCap终端的最大带宽内,支持为终端配置一个带宽不大于其最大带宽的专属上行BWP。

关于RedCap专属初始上行BWP配置的协议文本

小结:
当RedCap终端共享普通终端的大带宽初始上行BWP时,其Msg3/MsgA PUSCH的调度PUCCH的跳频传输都可能超出自身带宽能力。

为解决此问题,标准会议讨论了四种方案:

  • RF调谐:会损害性能并增加复杂度。
  • 配置专属初始上行BWP
  • 为RedCap单独配置PUCCH/PUSCH:灵活性差,未被采纳。
  • 限制基站配置:会牺牲普通终端性能。

最终,会议决定采用为RedCap配置专属初始上行BWP的方案。这与解决RACH问题的方案一致,确保了RedCap终端的正常接入。

2.3 资源碎片化

在为RedCap配置专属的初始上行BWP的解决方案,以及引入RedCap专属PUCCH资源配置或解读时,都提到了一个潜在的问题:RedCap可能会引起non-RedCap终端上行PUSCH资源的碎片化

NR R15/R16协议中,初始上行BWP中可配置小区级的公共资源,用于随机接入过程的传输,具体如下。

  1. 公共物理上行控制信道(common PUCCH):RRC配置之前,承载下行反馈信息的PUCCH资源,使用的是SIB中配置的小区级公共资源;而且,承载Msg4/[MsgB]的HARQ反馈的PUCCH,按照NR R15/R16协议,默认采用跳频方式传输。因此,跳频传输中两端的频域资源,分别位于初始上行BWP的两端
  2. 物理随机接入信道(PRACH):随机接入过程中,PRACH资源是网络为终端设备配置的周期性资源,其频域资源也在初始上行BWP范围内。
  3. 物理上行共享信道(PUSCH):网络对PUSCH的调度,可在初始上行BWP内灵活分配资源的位置。

峰值速率是终端性能的关键指标。在FR1中,non-RedCap UE支持的最大信道带宽可达100MHz,因此可支持较高的峰值速率。

RedCap UE和non-RedCap UE共存时,RedCap UE发送的上行信号可能导致non-RedCap UE上行发送的资源产生碎片化问题。例如,当RedCap UE和non-RedCap UE共享相同的载波资源时,如果RedCap UE的BWP被配置在载波的中间位置,就可能导致出现如图2-2所示的non-RedCap UE的连续载波资源被分割成多段的情况。

RedCap引入导致的PUSCH资源碎片化示意图

最严重的情况,non-RedCap UE可分配的最大连续资源,会从100MHz降低到40MHz,峰值速率降低60%。

其中一种解决方案,是将专属初始上行BWP配置在载波的边缘位置,这样能够留给non-RedCap终端尽可能连续的频域资源。

但如前所述,初始接入阶段的PUCCH是默认采用跳频传输的,即只要有用户进行初始接入,那么在专属初始上行BWP的两端都会存在PUCCH的传输,此时即使RedCap终端仅占用了少量的资源进行上行数据传输,由于载波的资源被位于专属初始上行BWP靠近载波一侧的跳频PUCCH分割,因此,专属初始上行BWP内的资源无法连同其他位置的上行资源一起,被只支持连续资源调度的non-RedCap终端使用。

资源碎片化的问题,是随着专属初始上行BWP的引入而出现的。既然PUCCH跳频导致了资源的碎片化,最直观的解决方式是把跳频功能去使能,但不一定在所有场景下都有去使能的需求。例如,当前网络中,终端如果在上行高速率传输时,均切换到OFDM方式下,则此时不受连续资源调度的限制。

因此,考虑到PUCCH跳频可以获得频域分集增益,增强PUCCH的检测性能,提升上行PUCCH覆盖等优势,在RAN1 106b次会议上形成会议结论:在为RedCap配置了专属初始上行BWP的情况下,网络可以使能或者去使能在专属初始上行BWP内的PUCCH的时隙内跳频,该方式适用于RedCap的Msg4/MsgB的HARQ反馈的PUCCH传输

PUCCH-Resource序列结构定义

在标准讨论的后期,还涉及是否将去使能PUCCH跳频的功能,应用到RedCap UE和non-RedCap UE共享的初始BWP内。但绝大多数公司都认为,当RedCap与non-RedCap共享初始BWP时,应该遵守传统终端的方式,即采用跳频传输。因为共享的初始BWP带宽,一定不大于RedCap终端的最大带宽,且non-RedCap终端会在其中进行PUCCH跳频传输,所以RedCap终端的存在,并不会引入额外的PUSCH资源碎片。

在RAN1 108次会议上达成会议结论:去使能RedCap终端的公共PUCCH跳频传输,仅适用于专属初始上行BWP,而不适用于共享的初始上行BWP。

专属上行BWP上,去使能公共PUCCH跳频传输这一结论达成一致后,3GPP标准的制定还涉及关于PUCCH资源如何映射的问题,如下所述。

  1. 所有的PUCCH资源,均映射到BWP的一侧?还是可以部分资源映射到一侧,其他资源映射到另一侧?
  2. 去使能跳频后的RedCap终端的PUCCH,如何与non-RedCap终端的跳频PUCCH进行复用?

针对问题(1),多数公司认为去使能跳频的情况下,PUCCH资源应映射到专属初始上行BWP的一侧,如下图所示。

PUCCH资源在专属初始上行BWP单侧映射示意图

例如:当专属初始上行BWP与non-RedCap终端的初始上行BWP上边缘对齐时,16个公共PUCCH资源可以映射到专属初始上行BWP上边缘;当专属初始上行BWP与non-RedCap终端的上行BWP下边缘对齐时,16个公共PUCCH资源可以映射到专属初始化上行BWP的下边缘,由此避免了资源碎片化的问题。

标准讨论的过程中,也有公司支持将16个公共PUCCH资源分别映射到专属初始上行BWP的两侧。

PUCCH资源在专属初始上行BWP双侧映射示意图

如上图所示,当专属初始上行BWP与non-RedCap终端的初始上行BWP上边缘对齐时,8个公共PUCCH资源映射到BWP的上边缘,8个公共PUCCH资源映射到BWP的下边缘。该方案可以动态地确定传输PUCCH的传输资源,是在BWP的上边缘还是下边缘,增加了频谱调整增益,但也带来了潜在的PUSCH分割问题

最终,大部分公司认为,单侧映射符合去使能PUCCH跳频传输的初衷,因此标准仅支持了单侧映射。进一步说,PUCCH资源映射到专属初始上行BWP的哪一侧,是通过系统消息块(SIB)配置的。

PUCCH-ConfigCommon协议定义(旧版)

关于上述问题(2),主要需要解决初始接入期间的PUCCH复用问题。初始接入期间,终端可用的PUCCH格式为格式0或1。其中,PUCCH格式0的基序列,按照频域升序映射。跳频传输时同一小区的PUCCH,第一跳基序列相同,第二跳基序列相同,两跳基序列可能不同,而非跳频传输时仅使用一个基序列。跳频传输和非跳频传输时的基序列不同/不正交。

PUCCH跳频与非跳频传输的基序列示意图

如上图所示,RedCap终端使用的非跳频PUCCH3,与non-RedCap终端使用的PUCCH1第一跳和PUCCH2第二跳占用相同的时频域资源。而按照现有协议,无法保证非跳频PUCCH3的基序列与PUCCH1第一跳和PUCCH2第二跳的基序列正交,这将导致基序列相互干扰而降低解调性能。

PUCCH格式0,通过基序列的不同初始循环移位,进行多用户复用。PUCCH格式1的基序列,按照频域升序映射,因此,也存在跳频和不跳频时基序列不正交的问题。进行时域的多用户复用,还可以在时域多个符号上配置不同的正交序列,但初始接入期间,PUCCH格式1使用的时域正交序列0,是一个全1的序列,因此不会通过时域正交序列进行复用。

连接态non-RedCap也可以去使能PUCCH跳频,非跳频PUCCH与跳频PUCCH的复用问题,可以通过配置不同物理资源块(PRB)使其在频域资源位置上正交来解决。

各公司从基序列、初始循环移位、PRB映射的角度,提出以下三种复用方法。

  • 方法1:PUCCH非跳频传输时,配置2个基序列,基站指示两个基序列对应的时域位置。例如,为上图中非跳频的PUCCH3配置2个基序列,基站指示PUCCH3的两个基序列对应的起始符号分别与PUCCH1的第一跳和PUCCH2的第二跳起始符号相同,从而使两个基序列各自正交。
  • 方法2:非跳频PUCCH和跳频PUCCH配置不同初始循环移位。PUCCH格式0和格式1,除了通过基序列正交方法进行复用,还可以通过配置不同的初始循环移位,使非跳频PUCCH和跳频PUCCH复用。由于初始循环移位数有限,因此可复用用户数量有限。
  • 方法3:非跳频PUCCH通过不同PRB与跳频PUCCH正交。

大部分公司认为,通过调度PUCCH的频域位置足以保证非跳频PUCCH与跳频PUCCH正交,标准最终采用了方法3。

去使能Msg4/MsgB的HARQ PUCCH时隙内跳频,需要重新设计RedCap非跳频PUCCH的PRB映射位置,以保证相同小区内非跳频PUCCH与跳频PUCCH通过PRB错开,相邻小区间非跳频PUCCH与跳频PUCCH也通过PRB错开。

现有协议通过SIB1的pucch-ResourceCommon指示了16个公共PUCCH资源,用于初始接入期间和初始接入后但未配置专用PUCCH时使用。

PUCCH-ConfigCommon协议定义(含RedCap字段)

PUCCH资源序号小于8时,第一跳PRB位置计算公式为:
PUCCH资源序号小于8时第一跳PRB位置公式

第二跳PRB位置是:
PUCCH资源序号小于8时第二跳PRB位置公式

PUCCH资源序号大于8时,第一跳PRB位置是:
PUCCH资源序号大于8时第一跳PRB位置公式

第二跳PRB位置是:
PUCCH资源序号大于8时第二跳PRB位置公式

去使能PUCCH时隙内跳频的每个PUCCH的PRB位置,可由网络配置位于专属初始上行BWP某一侧,PRB具体位置可复用现有公式得到。

小结:
引入RedCap专属初始上行BWP,带来了资源碎片化问题:PUCCH的默认跳频传输会占据BWP两端频域资源,割裂载波,从而影响普通终端PUSCH的连续资源调度与峰值速率。

为解决此问题,3GPP标准形成了两大核心结论:

  • 允许禁用PUCCH跳频:在RedCap的专属BWP内,网络可配置关闭时隙内跳频,以消除资源碎片。此功能仅限专属BWP,在共享BWP中RedCap仍需遵循传统跳频规则。
  • 采用PUCCH资源单侧映射:当禁用跳频后,所有公共PUCCH资源被集中配置在专属BWP的单侧(上边缘或下边缘,由SIB配置),而非分散在两侧,从而最大限度地减少对连续频域资源的切割。

此外,为确保RedCap的非跳频PUCCH与普通终端的跳频PUCCH互不干扰,标准确定通过调度不同的PRB位置(即频域错开)来实现两者间的正交复用,这是最直接有效的方案。

总结

网络中引入RedCap UE后,一方面会对原有网络和non-RedCap终端产生影响,另一方面会改进RedCap终端的工作流程。于是,在标准讨论的过程中,引入了专属初始上行BWP,以减少对传统网络及终端的性能影响,同时保证RedCap终端在共存网络中能够正常工作。

引入专属初始上行BWP有如下好处:

  1. 减少上行资源碎片化的影响:如果RedCap UE的初始上行BWP,被配置在靠近载波边缘的位置,就可以最大限度减少对载波资源的切割,从而减少资源碎片化的影响。
  2. 避免带宽限制:通过引入专属初始上行BWP,可以避免对non-RedCap终端的初始上行BWP带宽的配置限制,使网络能为其灵活配置大带宽资源。
  3. 减少性能影响:考虑海量RedCap UE对non-RedCap UE性能的影响,尤其是对初始接入过程中的资源调度的影响,引入专属初始上行BWP,可用于分流RedCap UE在随机接入过程中需要传输的信息,避免non-RedCap UE在时延、可靠性等方面受到影响。

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参考

[1] 黄宇红等《5G RedCap技术标准详解》
[2] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2004/2004.00761.pdf
[3] 3GPP TS 38.213 version 17.12.0 Release 17
[4] Final Report of 3GPP TSG RAN WG1 105-e v1.0.0
[5] 3GPP TS 38.331 version 17.12.0 Release 17




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