5.2.4　BWP内的跳频资源确定问题

对于BWP常规的频域资源调度中问题，已经在5.2.2节、5.2.3节中作了介绍。对上行信道，由于传输带宽相对较小，频率分集不足，往往采用跳频（Frequency Hopping）技术获得额外的频率分集增益，上行跳频在OFDM系统中得到广泛应用，包括LTE系统。在5G NR标准中，很早就明确也要支持上行跳频技术，但由于BWP概念的引入，任何上行信号都需要限制在上行BWP内，如何保持跳频资源不超出BWP范围而又充分获得跳频增益？需要给出改进设计。

以LTE PUCCH信道的跳频方法为例，如图5-12所示，LTE PUCCH跳频的第一步和第二步是以系统带宽的中心镜像对称的，第一步与系统带宽下边缘的距离和第二步与系统带宽上边缘的距离保持一致，均为D，即将PUCCH分布在系统带宽两侧，而将系统带宽的中央部分留给数据信道（如PUSCH）。这种方法在LTE这样采用固定系统带宽的系统中，可以使PUCCH获得尽可能大的跳频步长（Hopping Offset），从而最大限度实现跳频增益。

但这种设计本身也有一些问题。首先是不同终端的PUCCH跳频步长不同，如图5-12所示，一些终端的跳频步长较大，PUCCH更靠近系统带宽边缘，频域分集效果更佳，传输性能更好；而另一些终端的跳频步长较小，PUCCH更靠近系统带宽中央，频域分集效果更差，传输性能较差。这在LTE通常采用20 MHz、10 MHz系统带宽的系统里问题并不突出，但在5G NR系统中，当激活上行BWP较小时，位于中央的PUCCH的跳频步长会进一步缩小，影响PUCCH传输性能。

因此必须考虑通过RRC信令对跳频步长进行灵活配置，以适应不同的BWP大小。可供选择的方案有3种。

·　方案1：RRC配置跳频步长的绝对值。

·　方案2：RRC直接配置每跳的频域位置。

·　方案3：基于BWP大小定义跳频步长。

有意思的是，这3种方案最终均被5G NR标准采纳，分别用于不同信道、不同场景。方案1被用于RRC连接后的PUSCH跳频资源指示；方案2被用于RRC连接后的PUCCH跳频资源指示；方案3被用于RRC连接之前（即初始接入过程中）的PUSCH及PUCCH跳频资源指示。

方案1是配置从第一跳到第二跳相差的RB数量RB_offset，当DCI指示了第一跳的频域位置RB_start时，就可以计算出第二跳的频域位置RB_start+RB_offset，如图5-13所示。

如图5-13所示，如果第一跳的位置RB_start接近UL BWP的低端，第二跳的位置RB_start+RB_offset不会超出UL BWP的高端。但是，如果RB_start靠近UL BWP的高端，第二跳的位置就有可能超出UL BWP的高端，造成频域资源指示错误。为了解决这个问题，最终5G NR标准采用“第二跳位置模BWP”的方法来解决这个问题，如式（5.2）。如图5-14所示，如果第二跳位置RB_start+RB_offset超出了UL BWP，则对UL BWP大小取模，将第二跳的位置卷回UL BWP内。

细心的读者可能发现，式（5.2）实际上是存在一些问题的：式（5.2）只保证了PUSCH第二跳的起点RB落在UL BWP范围内，但当第二跳的频域宽度较宽时，仍可能产生错误。假设每一跳的频域资源包含L_RBs个RB，如图5-15所示，第二跳的起始位置在UL BWP之内，按式（5.2）不会触发取模操作，但第二跳又有一部分RB超出了UL BWP范围，无法进行正确的跳频操作。

一种改进方法，是将式（5.2）修改为式（5.3），即在取模操作中把第二跳的RB数量考虑进去。如图5-16所示，只要第二跳的一部分落在UL BWP外，也可以触发取模操作，将第二跳卷回UL BWP内[11]。这种改进方案提出的较晚，考虑到对R15 NR研发产品的影响，这个改进方案没有被标准接收。这是R15 NR标准的一个瑕疵，要避免出现这个错误，会对NR基站造成一定调度限制，即基站的调度不能出现第二跳的一部分在UL BWP外的情况。

总的来说，方案1的优点是可以使用DCI直接指示第一跳的频域位置，调度灵活性最高，但半静态配置的跳频步长可能产生的错误，需要依靠对BWP大小取模的操作来修正（如上所述，最终标准采用的取模公式有一些瑕疵）。

方案2的优点是每一跳的频域位置是分别配置的，且可以针对不同UL BWP分别配置，因此可以避免任何一跳的频域资源落在UL BWP之外。方案2的缺点是不能直接通过DCI指示第一跳的频域位置，只能在几个配置好的候选位置中选择一个，调度的灵活性远不如方案1，因此不适于PUSCH的资源分配，但用于PUCCH资源分配是满足要求的。因此，这种方案最终被用于NR PUCCH资源分配，具体介绍详见5.5.5节所述。

相对方案1和方案2，方案3的优点是跳频步长与BWP大小绑定，不依赖于RRC配置。如图5-17所示，可以将跳频步长定义为BWP大小的1/2或1/4。如第4章所述，在任一时刻，终端都确知当前的激活UL BWP，因此可以自动算出应该使用的跳频步长。在RRC连接之后，虽然这个方案可以节省一点RRC信令开销，但远没有方案1和方案2灵活。但在RRC连接建立之前（如初始接入过程中），无法通过RRC信令对跳频步长或每一跳的频域位置进行配置，方案3就成为一个有吸引力的方案了。因此，在随机接入过程中，第三步（Msg3）的NR PUSCH跳频步长就定义为、或-，具体由RAR（随机接入反馈）来指示选择。