5GNR-V2X侧链资源分配模式2深度解析

### 5G NR-V2X侧链资源分配模式2深度解析 在5G NR-V2X的通信体系中，侧链资源分配模式2是一个关键的技术点，它与模式1不同，模式1由蜂窝无线接入网络gNB管理所有侧链资源并分配给各个UE进行直接通信交换，而模式2则是UE自主进行资源选择。下面我们将详细介绍侧链资源分配模式2的相关内容。 #### 模式2的概述 侧链资源分配模式2本质上是UE自主资源选择。在3GPP对NR-V2X的技术研究阶段，曾考虑过四种变体资源分配方案，分别为模式2(a)、模式2(b)、模式2(c)和模式2(d)。 - **模式2(a)**：UE基于SCI解码和对其他UE接收到的侧链功率测量，从侧链资源池（RP）中自主选择资源进行传输。这与LTE-V2X中的资源分配方案（模式4）类似，UE会选择未被其他UE预留或接收到功率较低的侧链资源，以避免或最小化资源冲突对其他UE的影响，确保侧链通信的可靠性。由于这种UE自主资源选择方案的主要机制在LTE-V2X中已被证明有效，所以在3GPP Release 16的NR-V2X技术开发阶段，模式2(a)被选为侧链资源分配模式2的主要且唯一方案。此后，侧链资源分配模式2即指模式2(a)。 - **模式2(b)**：这是一种基于协调的资源选择方案，UE根据其他UE提供的辅助信息选择侧链资源进行传输。辅助信息可以是资源感知结果或其他UE推荐的资源。例如，UE C向UE A和B发送辅助信息，UE A和B可以将接收到的辅助信息与自身的资源感知结果相结合来选择侧链传输资源，也可以直接根据UE C提供的辅助信息选择资源而不进行任何感知。不过，由于模式2(b)需要侧链UE之间共享辅助信息，所以更适用于组成员UE之间有稳定连接的组场景。此外，与模式2(a)相比，在资源感知方面没有明显差异，因此在3GPP Release 16的NR-V2X开发中未被采用，但在Release 17中，基于UE之间协调的这种UE自主资源选择模式正在被重新考虑。 - **模式2(c)**：网络为UE配置或预配置一个或多个侧链资源模式，UE选择其中一个模式进行侧链初始传输和传输块（TB）的重传，以实现低传输延迟。模式选择还可以基于资源感知或地理位置信息。通过确保任意两个资源模式在时域上不重叠，可以显著减少半双工问题带来的负面影响。然而，模式2(c)与模式1中的SL CG类似，存在灵活性不足的主要缺点，例如无法释放所选模式中未使用的资源以及难以适应非周期性业务传输，因此在NR-V2X的开发阶段未被进一步考虑。 - **模式2(d)**：与模式2(b)非常相似，一个侧链UE（不一定是侧链数据发送UE）也会向另一个UE提供资源分配相关信息。不同之处在于，在模式2(d)中，一个UE会直接为另一个UE提供精确的侧链时频资源调度。因此，模式2(d)方案也适用于组成员UE之间有稳定连接的组通信场景。但该方案也存在一些问题，如确定合适的调度UE、设计用于调度的物理层信令或高层信令、定义当调度UE停止提供调度信息（如连接丢失）时其他UE的适当行为以及在UE内实现调度功能的高处理复杂度等。模式2(d)方案最终被简化，由UE C向gNB报告组内成员数量，gNB向UE C提供侧链调度决策/信息，然后UE C将调度信息转发给组内其他UE且不修改调度内容，所有这些信息交换通过高层信令（如RRC信令）进行。但简化后的模式2(d)侧链资源分配方案仍被认为复杂度较高，且会增加侧链组播通信的PC5 - RRC设计，因此在NR-V2X的开发阶段也未被进一步考虑。 | 模式 | 特点 | 适用场景 | 未被采用原因 | | ---- | ---- | ---- | ---- | | 模式2(a) | 基于SCI解码和功率测量自主选资源 | 通用 | 无 | | 模式2(b) | 基于其他UE辅助信息选资源 | 组场景 | 与模式2(a)资源感知无明显差异，复杂度高 | | 模式2(c) | 网络配置资源模式，UE选择 | 低延迟需求 | 灵活性不足 | | 模式2(d) | 一个UE为另一个UE精确调度资源 | 组通信 | 复杂度高，增加设计成本 | #### 侧链资源预留 侧链资源分配模式2正常工作的一个关键前提是UE对未来传输的侧链资源进行预留。UE通过发送SCI来预留/宣布其打算用于未来侧链传输的时频资源。在NR-V2X中，未来侧链资源的预留可以针对同一TB、不同TB或两者同时进行。 - **同一TB的资源预留**：SCI格式1 - A（即第一阶段SCI）中的“时间资源分配”和“频率资源分配”字段提供了为同一TB预留资源的信息。当UE在物理侧链控制信道（PSCCH）中发送SCI格式1 - A时，这两个字段最多可指示N个时频资源（包括当前传输的资源）用于传输当前TB，其中1 ≤ N ≤ Nmax，Nmax根据侧链RP配置等于2或3。因此，UE最多可为同一TB的重传预留1或2个未来侧链资源。为确保同一TB的所有重传无冲突，设计应尽可能多地预留侧链资源。但为控制SCI格式1 - A中指示未来资源所需的信息比特数，可指示的时频资源数量和指示的时间窗口应受到限制。在NR-V2X中，Nmax已确定，时间窗口（W）等于32。例如，在进行TB1的初始传输时，UE使用PSCCH中上述两个SCI格式1 - A字段指示3个时频资源，分别用于当前/初始传输、重传1（re - Tx 1）和重传2（re - Tx 2），这样就预留了未来重传1和重传2的时频资源，且所有三个侧链传输资源都分布在RP的32个时隙内。此外，当UE确定由SCI格式1 - A中的两个字段（时间和频率资源分配）指示的侧链资源数量（N）时，应进一步受N = min(Nselect, Nmax)限制，其中Nselect是UE在32时隙限制内（包括当前传输的资源）选择的时频侧链资源数量。 - **不同TB的资源预留**：在SCI格式1 - A中，UE还可以额外指示“资源预留周期”字段，以预留下一个时间段内的时频侧链资源用于传输另一个TB。例如，当UE为TB1发送SCI时，“资源预留周期”字段可用于指示下一个时间段内的时频资源，这些资源用于传输TB2。在NR-V2X中，资源预留周期的可能值集合为0、1 - 99、100、200、...、1000 Ms，比LTE-V2X更灵活，且在一个RP中最多可（预）配置16个预留周期。发送UE选择其中一个（预）配置的值进行周期性资源预留。 #### 资源感知与冲突避免 在侧链资源分配模式2中，发送UE应进行资源感知，通过解码其他UE传输的SCI格式1 - A来获取资源预留信息，并排除已被其他UE预留的资源，以避免传输冲突，提高侧链通信的可靠性。然而，根据NR-V2X中的网络配置或预配置，SCI格式1 - A中“资源预留周期”字段可能并不总是存在。在这种情况下，TB的传输无法为另一个TB的SCI预留资源，可能会导致资源冲突。为解决这个问题，在Release 16的NR-V2X研究中提出了独立PSCCH（Standalone PSCCH）的概念。 独立PSCCH是指在物理侧链共享信道（PSSCH）初始传输之前发送一