4.3.3 触发BWP Switching的DCI设计——DCI格式
首先要回答的问题,是采用何种DCI格式(DCI Format)来传输BWP切换指令,在这个问题上曾有不同的方案:一种方案是利用调度数据信道的DCI(Scheduling DCI)触发BWP Switching[44],另一种方案是新增一种专用于BWP Switching的DCI Format。
在R15 5G NR中,除了Scheduling DCI(Format 0_0、0_1、1_0、1_1,详见5.4节)之外,也引入了几种专门传输某种物理层配置参数的DCI Format(即Format 2_0、Format 2_1、Format 2_2、Format 2_3),分别用于时隙格式(见5.6节)、URLLC预清空指示(见第15章)和功率控制指令的传输。采用单独的DCI Format指示BWP切换的优点包括如下几个方面[62]。
(1)在不需要调度数据的时候也可以触发BWP Switching(如可以切换到另一个BWP进行CSI测量)。
(2)具有比Scheduling DCI更小的负载大小(Payload),有利于提高PDCCH传输可靠性。
(3)不用像Scheduling DCI那样区分上行、下行,可以用一个DCI同时切换DL BWP和UL BWP。
(4)如果未来要支持同时激活多个BWP,采用单独的DCI比Scheduling DCI更适合。
但同时,引入一种新的DCI Format也会带来一些问题:会增加PDCCH开销和UE检测PDCCH的复杂度,占用有限的盲检测次数。采用基于序列的DCI设计、固定DCI资源位置等方法降低PDCCH检测复杂度,也会带来一系列问题[49]。而上述几种专用DCI Format或者是向一组UE发送的组公共DCI(Group-common DCI),或者是用于和数据调度关系不大的控制指令。
应该说,BWP Switching操作和数据信道调度还是比较相关的。从较小的BWP切换到较大的BWP通常是由于要调度数据,在Scheduling DCI中指示BWP Switching,可以在激活新的BWP的同时在新的BWP内调度数据(即跨BWP调度),节省了DCI开销和时延。从较大的BWP切换到较小的BWP,不一定是调度数据引起的,但可以通过基于Timer的BWP回落机制来实现(见4.3.6节)。综上所述,R15作为5G NR的基础版本,采用Scheduling DCI实现BWP Switching指示是比较合理稳妥的。当然,从理论上讲,触发BWP Switching的DCI不一定真的包含PDSCH、PUSCH的调度信息,如果其中并没有有效的指示任何PRB,则这个DCI就只用于触发BWP Switching,而不用于实际的数据调度。
什么是跨BWP调度呢?如4.1节所述,BWP既可以应用于PDCCH接收,也可以应用于PDSCH接收,且每个BWP都包含CORESET。这样在不发生BWP Switching的情况下,一个BWP中的PDCCH就可以用来调度同一BWP内的PDSCH,PDCCH和被调度的PDSCH的子载波间隔也是一致的。但也有可能出现另一种情况:在一个DCI之后、被它调度的PDSCH之前发生BWP Switching(一种典型情况是该DCI包含一个触发BWP Switching的BWP Indicator),这样该PDCCH和被其调度的PDSCH就将处于不同的BWP中,这种操作可被称为跨BWP调度(Cross-BWP Scheduling)。跨BWP调度会带来一系列问题,因此在是否支持跨BWP调度上,也曾有过不同意见。但如果不允许跨BWP调度,会造成在BWP Switching时的时域调度的灵活性受限,增大PDSCH的调度时延,因此3GPP决定支持跨BWP调度,只不过要只能对RF Retuning Time之后的资源进行调度[24,26]。
如图4-28(a)所示,如果允许跨BWP调度,则在BWP 1内触发BWP Switching的DCI可以直接调度完成BWP Switching之后在BWP 2内的PDSCH,这样UE的Active BWP切换到BWP 2后马上就可以在被调度的PDSCH中接收数据。当然,在Scheduling DCI中指示BWP Switching是实现“跨BWP调度”的最高效的方式。
如果不允许跨BWP调度,采用专用的BWP Switching的DCI Format也是可以的,但实现快速调度有一定困难。如图4-28(b)所示,BWP 1内的最后一个DCI只触发BWP Switching,但不用于调度PDSCH,要等待BWP Switching完成后,UE在BWP 2内检测到第一个调度PDSCH的DCI,获得PDSCH的调度信息,并在更晚的时间在被调度的PDSCH中接收数据。
图4-28 允许跨BWP调度有利于实现低时延的下行调度
需要说明的是,对跨BWP快速调度的优势,也并非没有争议。其中一个担心是:跨BWP调度无法预先获得新的BWP的CSI(信道状态信息),只能进行低效的调度。在很多场景下,高效的频域和空域资源调度基于实时的CSI和CQI(信道质量指示)信息,但根据R15 NR的设计,终端只能激活一个DL BWP且CSI测量只发生在激活DL BWP中,尚未激活的BWP的CSI信息是无法预先获得的。因此即使进行跨BWP调度,由于不了解目标BWP里的CSI和CQI,gNB也只能作比较低效的保守调度[61]。当然,即使有效率损失,跨BWP调度仍然是实现快速调度的重要手段。
上述分析都是针对PDSCH调度,PUSCH调度的情况类似,即如果调度PUSCH的DCI中的BWP Indicator指示了一个和当前激活UL BWP不同的UL BWP,则此次调度是Cross-BWP Scheduling,相应的处理方式和下行相同,这里不再重述。
所以最终确定,在R15 NR标准中首先支持利用完整格式的Scheduling DCI触发BWP Switching,即负责上行调度的DCI Format(Format 0_1)可触发上行BWP Switching,负责下行调度的DCI Format(Format 1_1)可触发下行BWP Switching。而回落DCI(Fallback DCI)格式(即Format 0_0、1_0)由于只包含基本的DCI功能,不支持BWP Switching功能,其他的组公共(Group-common)DCI格式(Format 2_0、2_1、2_2、2_3)也不支持BWP Switching功能。当然,新增额外的专门用于BWP Switching的DCI Format,也可能带来一些优化的空间,如在不调度数据信道的时候,可以用一个简短的DCI Format触发BWP Switching,对另一个BWP进行信道估计等。是否支持BWP Switching专用的DCI Format,还可以在后续的NR增强版本中再作研究。