Beam failure Recovery

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这篇来看BFR 过程，这里把38.300中对于BFD和BFR流程的描述再贴一遍。

BFD 发生在Pcell时: UE 通过在Pcell上进行RA 过程来触发BFR；UE 要选择suitable beam去进行BFR（如果gNB 配置了某些beams 的dedicated RA资源，UE会优先参考配置的beams）；此时spCell-BFR-CBRA=true，则在进行CBRA时，要在第一次发送的MSGA/MSG3中包含BFR MAC CE(带有Spcell beam failure 的indication)送出去(这段话没有在R15版本里出现，是R16中新增，结合38.321内容提炼加工得到)。当完成RA 过程后，在PCell的BFR 就算完成了。

spCell-BFR-CBRA配置在BeamFailureRecoveryConfig->spCell-BFR-CBRA，不配置就默认false，spCell-BFR-CBRA主要用于确定在进行RA时是否发送BFR MAC CE如下。

BFD 发生在Scell时：UE 通过发送BFR MAC CE来触发BFR（包含的一些参数后面介绍）；UE 之后为SCELL选择suitable beam 并将这个信号包含在BFR MAC CE 中发送给NW；一旦在PDCCH 收到用于发送BFR MAC CE 的新传UL grant ，就认为Scell 的BFR完成。

先看下RRC层BFR参数配置结构

Spcell BFR参数配置路径是BWP-UplinkDedicated->beamFailureRecoveryConfig，Spcell =Pcell +Pscell。

Scell BFR参数配置路径是BWP-DownlinkDedicated->beamFailureRecoverySCellConfig。

BFR过程涉及两个门限参数rsrp-ThresholdBFR/rsrp-ThresholdSSB。

rsrp-ThresholdBFR对应SCell场景的Qin_LR ，是用于对Scell candidate beam 进行评估时用的，满足要求的candidate beam会包含在BFR MAC CE中发送给网络侧。

rsrp-ThresholdSSB就是SpCell场景的Qin_LR,用于q1 资源的评估，满足门限要求的candidate beam会用于BFR过程中的CFRA过程。

这里的两个门限，上篇有提及主要和Qin_LR相关，当set q1中的resource测量的L1-RSRP 等于或优于阈值 Qin_LR(Qin_LR就是由rsrp-ThresholdSSB/rsrp-ThresholdBFR决定)，UE要将set q1中满足门限的resouce index告知MAC层，接上篇末尾，对于Spcell这里上报set q1中resource index的作用就是用于在BFR过程中的CFRA过程;对于Scell，上报set q1中 resource index的目的是要包含在BFR MAC CE中发送给网络端，然后等待网络端的下一步指示，Scell BFR的具体步骤后面再说。

而set q1由candidateBeamRSList 或candidateBeamRSListExt/candidateBeamRSSCellList配置，配置结构如下。

下面关注下Spcell场景下配置的beamFailureRecoveryTimer/recoverySearchSpaceId。

Spcell进行BFR时，可能会配置CFRA资源，这时候有个beamFailureRecoveryTimer,用于控制进行CFRA的时间，当timer超时后，CFRA没有成功，那之后就不能继续用CFRA，而这个timer是在BFR RA开始时就会启动，所以在配置CFRA资源时，应该首先进行CFRA，之后会在recoverySearchSpaceId提供的搜索空间接收BFR RAR。

如果beamFailureRecoveryTimer超时，还没有完成RA，就不能继续使用CFRA；这时候就要考虑preambleTransMax,如果还没有达到最大传输次数，则可以继续进行CBRA，如果达到最大重传次数，但是RACH 仍然没有成功，那就会RACH fail，MAC就会以RLF casue RA problem 上报给RRC 层，最后RRC层进行RLF的后续动作。

结合上述参数配置结构，可以看出BFR参数包括：用于BFR的dedicated RACH resource，RSRP threshold，candidate beam RS list，RACH相关其他参数，RAR专用搜索空间 recoverySearchSpaceId，beamFailureRecoveryTimer等。

UE发生beam failure后，发起的BFR，可能有4种可能：

SpCell

1 基站配置beamFailureRecoveryConfig时，使用beamFailureRecoveryConfig配置的RACH资源发起随机接入，基于非竞争的随机接入流程（CFRA）即UE发送MSG1，基站在BFR专属搜索空间内下发C-RNTI加扰的PDCCH（在新的下行波束），终端发送PUCCH HARQ-ACK，完成接入，BFR成功。

2 基站配置beamFailureRecoveryConfig 配置了2-step RA 过程，进行2-step RA过程进行BFR。

3 基站不配置beamFailureRecoveryConfig时，发起普通随机接入，基于竞争的随机接入(CBRA)，即UE发送MSG1 ，基站下发RA-RNTI加扰的RAR，UE在MSG3中携带C-RNTI 作为竞争解决ID，基站在MSG4下发UE contention Resolution Identity 完成竞争解决。

第四种就是Scell场景下的BFR，我们后面再说。

接下来我们看一下BFR过程的一些规定。

PCell/PScell：

UE会收到PRACH-ResourceDedicatedBFR的配置，用于PRACH 传输。如果UE 在slot n进行PRACH 传输，UE要在slot n+4 开始的windows去recoverySearchSpaceId相关联的时频资源上接收C-RNTI/MCS-C-RNTI加扰的DCI，即对应的RAR。

Spcell在进行BFR RA resource 选择时，如果从candidateBeamRSList中 RSRP好于门限的resource对应的是 CSI-RS，但是此时如果没有相关联的ra-PreambleIndex，则UE就用与CSI-RS QCL的SSB的ra-PreambleIndex。

同样是Spcell场景，在进行BFR时，UE会收到PRACH-ResourceDedicatedBFR 提供的PRACH resource，在进行PDCCH监听时，UE要先假设PDCCH DMRS 天线 port是与提供的PRACH resource 是QCL的关系，直到收到新的激活TCI state关系。

最后按照38.321 5.17 Beam Failure Detection and Recovery procedure描述，梳理一遍的BFD/BFR的具体过程。

首先网络侧可能通过RRC 给serving cell MAC entity配置 beam failure recovery的参数，当在serving SSB/CSI-RS 上检测到beam failure时，L1会上报beam failure instance indication给MAC，当达到最大次数后L1告知MAC 发生了BFD。

如果Spcell 在进行因为beam failure recovery触发的RA过程中，网络又重新配置了beamFailureRecoveryConfig参数，那MAC entity 应该停止在进行的RA ，转而根据新的配置进行对应的RA 过程。

下面是BFD/BFR过程用到的参数，仅做简单罗列。

beamFailureInstanceMaxCount：beam failure detection的最大次数

beamFailureDetectionTimer ：Beam failure检测定时器

beamFailureRecoveryTimer ：用于BFR过程的定时器

rsrp-ThresholdSSB: 在Spcell 波束恢复阶段，对SSB有个RSRP 的门限，高于这个门限的SSB 优先，如果所有的SSB 都不高于这个门限，则选择任意SSB

rsrp-ThresholdBFR:R16 支持SCell的波束失败恢复过程，这个参数用于SCell的波束失败恢复过程

powerRampingStep: 用于 SpCell beam failure recovery;

powerRampingStepHighPriority: powerRampingStepHighPriority for the SpCell beam failure recovery;

preambleReceivedTargetPower: preambleReceivedTargetPower for the SpCell beam failure recovery;

preambleTransMax: preambleTransMax for the SpCell beam failure recovery;

scalingFactorBI: scalingFactorBI for the SpCell beam failure recovery;

ssb-perRACH-Occasion: ssb-perRACH-Occasion for the SpCell beam failure recovery using contention-free Random Access Resources;

ra-ResponseWindow: the time window to monitor response(s) for the SpCell beam failure recovery using contention-free Random Access Resources;

prach-ConfigurationIndex:

prach-ConfigurationIndex for the SpCell beam failure recovery using contention-free Random Access Resources;

ra-ssb-OccasionMaskIndex:

ra-ssb-OccasionMaskIndex for the SpCell beam failure recovery using contention-free Random Access Resources;

ra-OccasionList: ra-OccasionList for the SpCell beam failure recovery using contention-free Random Access Resources;

candidateBeamRSList: 候选波束集list of candidate beams for SpCell beam failure recovery;

candidateBeamRSSCellList: 候选波束集ist of candidate beams for SCell beam failure recovery;

BFI_COUNTER 用于beam failure detection procedure 的计数初始化为0。

下面开始是38.321对BFR/BFR的描述。

如果MAC 层收到 L1 的beam failure instance indication，开启或者重启 beamFailureDetectionTimer; 对应的BFI_COUNTER++；如果BFI_COUNTER>= beamFailureInstanceMaxCount，BFD发生在SCell，则触发BFR过程(Scell的BFR过程后面再说)；除SCell的其他情况，就触发RACH 过程。

如果beamFailureDetectionTimer超时或者beamFailureDetectionTimer/beamFailureInstanceMaxCount或用于BFD的参考信号由于RRC层重配置发生了变化，这时候BFI_COUNTER重置为0。

如果BFD发生在Spcell并且BFR过程成功了(即RA过程成功)，BFI_COUNTER重置为0，停止beamFailureDetectionTimer。

如果发生BFD的是SCell，此时网络端收到了UE包含BFR信息的BFR MAC CE或Truncated BFR MAC CE，并且下发了对应C-RNTI 加扰的PDCCH UL grant；或者SCell被deactive，那BFI_COUNTER重置为0，认为BFR过程成功并取消SCell所有触发的BFR过程。

上面的描述基本将Spcell BFR过程描述清楚了，但是只讲述了Scell BFR大体流程，没有提及Scell发生BFR时应该怎么做，下面就来看SCell触发BFR时的步骤。

Scell发生BFD的过程后，MAC会要求L1 上报满足门限QLR_in 的q1中的资源 id，在触发BFR后，UE对候选beams完成评估后，就会触发BFR MAC CE的发送，简单的说当UL grant足够发送BFR MAC CE+subheader时，就发送BFR MAC CE；只够发Truncated BFR MAC CE+subheader时，就发送Truncated BFR MAC CE;如果都不够，MAC 就针对要进行BFR 的SCell触发SR去跟网络侧要UL grant，然后再发送BFR MAC CE。

那现在有个疑问，BFR MAC CE具体结构及怎么表示候选beam？下一步接着看下 38.321 6.1.3.23 BFR MAC CE的相关内容。

BFR MAC CE

Truncated BFR MAC CE和BFR MAC CE主要通过LCID 进行区分如上图，下面看下BFR MAC CE包含的内容。

SP：该字段主要用于指示SpCell是否发生了BFD。SP =1代表Spcell发生了BFD，之后这个 BFR MAC CE 或Truncated BFR MAC CE会以MAC PDU的形式作为随机接入过程的一部分送出去，否则对于SCell 发生BFD的场景，SP=0；

AC：该字段表示八位字节中存在candidated RS ID 。如果candidateBeamRSSCellList中至少有一个SSB或CSI-RS的SS-RSRP高于rsrp-ThresholdBFR，则AC=1 ; 否则，它设置为 0。如果 AC = 1，后面就存在candidated RS ID 字段。如果 AC =0，就把candidated RS ID 字段对应的bits改为0；

Candidate RS ID：该字段应该设置为在 candidateBeamRSSCellList 中的 SSB 中 SS-RSRP 高于 rsrp-ThresholdBFR 的 SSB 的index，或者设置为在 candidateBeamRSSCellList 中的 CSI-RS 中 CSI-RSRP 高于 rsrp-ThresholdBFR 的 CSI-RS 的索引 candidateBeamRSSCellList；参照candidateBeamRSSCellList中SSB/CSI-RS的index， index 0 对应于 candidateBeamRSSCellList 中的第一个条目，index 1对应于列表中的第二个条目，以此类推。该字段的长度为 6 位。

Ci (BFR MAC CE)：用于指定某个Scell发生了BFD，如果Ci =1表示发生了BFD且已经完成了对candicated beam的评估，后面会包含对应Scell的AC字段;Ci=0表示对应的Scell没有发生BFD或发生了BFD但是没有完成对candidate beams评估，后面也不会带对应的AC 字段。AC字段是按照服务小区 index升序的顺序出现的，例如发生BFD的Scell ID 分别为1，3，4，那第一个8 bits的AC 对应scell id 1,以此类推。

Ci (Truncated BFR MAC CE): 就比较简单了，Ci 必须带，必须要告诉网络端哪个SCell发生BFD，后面的AC 字段可以不带，带AC字段的话出现的顺序和BFR MAC CE相同。

现在Scell BFR的过程就比较清晰了，SCell如果发生BFD，要发送BFR MAC CE给网络，更具体的UE需要将发生BFD Scell id和candicate beam信息(评估完成的话)包含在MAC CE中发送给网络，网络收到MAC CE后，会通过回复MAC CE对应的UL grant，或者deactive Scell 的方式，完成BFR过程。

至此BFR过程结束，最后对BFD BFR过程做个简短的总结。

前4条对应Spcell场景：

1 BFI的上报主要与Qout ,LR有关系：当Beam radio link quality低于门限Qout,LR 则认为带发生beam failure，向MAC层上报一次BFI，BFI_COUNTER ++；当有beam failure instance indication 从底层上报就会开启BeamFailureDetectionTimer，此时BFI_counter=1；timer超时前达到beamFailureInstanceMaxCount ，则认为Beamfailure；

如果在BeamFailureDetectionTimer超时前，没有超过beamFailureInstanceMaxCount 则认为Beam恢复正常并将BFI_COUNTER 重置为0。

2 当q1中的resource Beam radio link quality 高于Qin,LR时，会上报resource index给MAC ，上报resource index后，若发生BFR会进行RA，这时候就会用到对应的resource。

3如果网络有配置BeamfailureRecoveryConfig，里面会带CFRA 的参数，则会先进行CFRA ,在进行CFRA时BeamFailureRecoveryTimer会启动，如果超时但是Msg1的重传还未达到最大次数，则仍可以继续进行CBRA ；如果Msg1先达到最大重传次数，但是RACH 仍然没有成功，那会以RACH fail(RLF)的方式告知RRC层，以便RRC层进行RLF之后的链接恢复过程。

另外，如果spCell-BFR-CBRA=true此时在进行CBRA时，要在第一次发送的MSGA/MSG3包含BFR MAC CE(带有Spcell beam failure 的indication)送出去。当完成RA 过程后，在PCell的BFR 就算完成了。

4前面叙述的BFD/BFR过程，RRC层只能通过BFR失败，以RACH fail触发RLF的形式感知到，BFD和BFR过程RRC层无法感知，主要受MAC层控制。

5 SCell发生Beam failure的话，会走发送BFR MAC CE的流程，告知网络哪些SCell发生了Beam Failure的情况及candidate SSB/CSI-RS信息等，网络收到MAC CE后，会通过回复MAC CE对应的UL grant或者deactive Scell 的方式，完成BFR过程。

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