uplink Tx switching for ENDC/CA

Posted 2022-08-24 梦之未来

目前R16版本只规定了三种uplink Tx switching 即ENDC/CA/SUL。之前介绍了SUL，下面介绍ENDC和CA场景，

先看下38.300中的定义

在UL CA中，UE 可以动态的将Tx 从一个UL carrier 切换至另一个carrier 以便使用2Tx （UL MIMO）传输。

进行uplink Tx switching 调度时，主要通过DCI 中的Carrier indicator 实现进行switch时的UL调度。 其他DCI 不再一一列出。

中国国内运营商 CM频率资源对应n41和n79，CT频率资源和CU频率资源n77或n78。n41、n77、n78和n79均为TDD模式。

首先看下NR band UL MIMO 及CA 的支持情况

38.101-1 UL MIMO 支持band，如黄色字体是TDD band， 基本上所有TDD 频段都支持UL MIMO ，反过来看 FDD频段，支持UL MIMO 的屈指可数。 

N41/77/78/79 的CA 支持情况，如下表n41/77/78/79都支持CA 。

Two band CA 支持情况如38.101-1 Table5.2A.2.1-1 对于n41/n77/n78/n79   FDD+TDD 组合有28种，TDD+TDD 组合有11种。这里不详细列出。

以 SA 的 UL CA 组合 FDD+TDD为例，目前 UE 最多只支持上行 2T 的传输，因此 UE 在 FDD 和 TDD 就只能分别以 1T的方式（UL SISO） 的方式传输data，实际上是比不过TDD（UL MIMO）的吞吐率。

FDD band虽然每个slot都可以传输上行data，但TDD 具有大带宽的优势，且支持基本上都支持UL MIMO，而FDD 支持UL MIMO 的很少。所以UE 在TDD(UL MIMO)的上行吞吐率要远远好于FDD，甚至高于FDD(SISO)+TDD(SISO) CA 的速率 。

虽然TDD UL MIMO 可以明显提升速率，但是TDD 是高频段导致其上行覆盖又差于FDD，如果既能用低频段FDD（相比于TDD）保证上行覆盖，又能利用TDD UL MIMO 提升速率 就可以明显的提升速率和解决上行覆盖问题。 

R16 的uplink switch for CA 就可以很好的兼顾速率和上行覆盖。 以FDD+TDD为例 ，在超过TDD覆盖范围后，网络控制UE switch到FDD继续发送上行data，进而提升5G小区覆盖范围 

如果UE支持2Tx且可以在两个不同的carrier进行上行传输。以 UL CA FDD+TDD 为例，当UE 在 FDD 和 TDD 各以 1Tx (SISO)的方式传输data时，

通过 uplink switching，可使得UE 在FDD 的上行时隙切换至TDD 载波使用 2Tx (UL MIMO) 传输data，从而可以提升上行的速率。

如38.331和38.214 所述，uplink switching 可以配置为：switchedUL 和 dualUL，switchedUL 指的是 UE 只能在两个载波通过时分的方式传输数据，例如在 TDD DL slot 则可以在 FDD carrier发送UL data或者在 FDD 和TDD的同时都是DL slot则使用 TDD carrier（UL MIMO）发送UL data。dualUL 则指的是 UE 不仅可以在两个载波通过时分的方式传输数据，也可以在两个载波各自用 1Tx 同时传输数据。

协议中的具体规定如下 

主要是针对支持uplink switching 的CA Band combination 同时间也配置了uplinkTxSwitching时，在switch期间的一些规定。

在不配置uplinkTxSwitching时，UL传输是正常的，不受上述规定的影响。

下面主要以5G SA TDD SCS 30KHZ  2.5ms 双周期 DDDSUDDSUU配置做举例，实网中的参数如下，关于slot配置后面再做详细介绍

tdd-UL-DL-ConfigurationCommon

referenceSubcarrierSpacing kHz30,

pattern1

dl-UL-TransmissionPeriodicity ms2p5,

nrofDownlinkSlots 3,

nrofDownlinkSymbols 10,

nrofUplinkSlots 1,

nrofUplinkSymbols 2

,

pattern2

dl-UL-TransmissionPeriodicity ms2p5,

nrofDownlinkSlots 2,

nrofDownlinkSymbols 10,

nrofUplinkSlots 2,

nrofUplinkSymbols 2

以FDD 1Tx和TDD 2Tx CA 场景为例：

 支持switchedUL或dual UL 的UE ，在小区近中点时，可以进行FDD 1Tx和TDD 2Tx的时分传输，即在FDD 的UL 时隙切换至TDD 进行2Tx （UL MIMO）UL 传输；支持dual UL 的UE， 在小区中远点时，可以进行FDD 1Tx 和TDD 1Tx的同时传输；UE 处于小区远点时，超过TDD UL 覆盖，这时只能进行FDD UL 1 Tx进行传输。

 

ENDC uplink TX switching 也是类似的道理，这里只做简单陈述。

在 LTE 和 NR 的共同覆盖区域，在 NR TDD 的UL slot 将 UE 切换至 NR TDD carrier 进行上行调度，条件允许的话这时候UE 就可以在 NR 上使用 UL MIMO 进而可以提高上行传输速率。在 NR TDD carrier的DL slot 或者S slot ，可用 LTE FDD 进行UL传输。当 UE 移动至小区远点，NR 上行覆盖以外的区域，则通过 LTE carrier 进行上行调度，进而提升网络的覆盖范围。

这里提一下，CA 和DC 是两种不同的框架，CA和DC 的区别，CA 指在同一制式下的载波聚合，实在MAC 层分流；而DC 一般是指不同制式的RAT 下进行，例如ENDC 及NR-DC,是在PDCP 层进行分流。理解上的NR-DC 应该是FR1+FR2 ，实际上38.101-1 中目前规定的NR-DC 都是FR1+FR1 的组合，即FR1+FR1 的组合也是可以做NR DC的。

最后介绍下相关参数

 

uplinkTxSwitching-OptionSupport：只有当 UE 上报所支持的 uplink switching 能力后，网络才能对UE 进行uplinkTxSwitching的相应调度，目前协议定义了switchedUL 和 dualUL 两种调度方式，其中UE 可以在 UL CA 和 SUL 场景下同时支持 switchedUL 和 dualUL，但是在 EN-DC 场景下要么支持 switchedUL，要么只支持 dualUL，上面几张截图也可以说明这个。而 dualUL 不适用于 SUL，因为 SUL 和 NUL 载波不能同时进行上行传输。

 uplinkTxSwitchingPowerBoosting：指的是在 UL CA 场景的 uplink switching，UE 的总功率一定的前提下，UE 可以在切换至支持 UL MIMO 的载波（一般是高频的 TDD）后，提升 3dB 的发射功率，以此来增强上行覆盖能力。 

uplinkTxSwitchingPeriod：uplink switching 是一种时分的工作方式，因此 3GPP 协议定义了 UE 的 Tx 天线在两个不同载波进行切 换的时间间隔。EN-DC 场景下，UE 可以支持 35μs 和 140μs 的切换时间间隔，而在 UL CA 和 SUL 场景下，UE 则可以支持 35μs、 140μs 和 210μs 的切换时间间隔。为了留出 switching period 的时间，网络侧需要在调度的时候根据 UE 支持的能力适当空出部分上行 symbol 用作切换间隔。

uplinkTxSwitching-DL-Interruption，在 uplink switching 中还引入了 DL interruption 的概念，也就是进行 uplink switching 时会对某些频段组合的下行传输造成影响。在2个UL carrier进行动态切换时，可能会引起DL OFDM 符号interruption；DL interruption 主要是因为在UL switching  period 会有overlap的DL OFDM 符号 不能调度，DL interruption length由下表定义

由上面的协议中的截图可知 SUL+NR TDD、TDD+TDD 的 UL CA、TDD+TDD 的 EN-DC 这三种场景则没有 DL interruption，这是因为 ： 

1) SUL 载波只有上行，而没有下行 ； 

2) TDD+TDD 的 UL CA 和 TDD+TDD 的 EN-DC 场景下，根据协议中的规定，两个 TDD 在进行上行切换的时候，此时下行是不工作的，因此也就没有 DL interruption。

 

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