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5G 基于单/多波束的统一RACH流程

2021-11-17知识

在NR中,统一初始接入流程需考虑单波束和多波束操作。接入方案的设计应涵盖不同的场景以及TRP和UE的不同假设能力。在NR的低频网络中,TRP/UE的下行覆盖区域或上行覆盖距离可以由单个波束覆盖,这被称为基于单波束的方法。然而,在更高频率的情况下,由于较大的路径损耗,信道/信号传输严重依赖于高度定向链路。在这种情况下,需要多个定向波束来覆盖下行覆盖区域并执行初始接入,这称为基于多波束的方法。无论如何,从UE的角度来看,对于基于单波束或多波束的方法,初始接入过程应尽可能统一。

此外,TRP的不同波束赋形能力和UE的波束赋形能力也将影响基于波束的接入设计。例如,取决于TRP的波束赋形能力,它可能能够在一个方向、多个方向或实际上在所有可能的方向上同时发送同步信号。无论如何,对于TRP/UE的不同波束赋形能力,初始接入过程也应该尽可能统一。

对于高频情况下基于多波束的接入操作,小区所需的波束数量可能非常大。具有不同波束的初始接入信道/信号通常是具有相同传送信息的多次重复。与基于单波束的方法相比,这些信道/信号的开销随着小区中所需波束数的增加而增加。因此,基于波束接入的第一个问题是开销。

此外,由于UE的移动性,接收初始接入信道/信号的UE的服务波束可能需要改变。UE处频繁的波束切换将在可靠性方面带来新的挑战。所以,对于基于波束的初始接入信道/信号,NR系统设计中应考虑以下问题:

  • 基于多波束方法的开销问题
  • 基于波束传输的可靠性问题
  • 初始接入流程取决于网络部署场景。考虑到单波束只是多波束的一个特例,多波束的设计也可以应用于单波束。以下设计适用于两种方法。

    非独立场景中的初始接入

    当NR在低频率(例如sub-6 GHz)和较高频率下工作时,NR较低频率的TRP可协助较高频率的TRP完成接入过程。此部署称为多连接操作。在这种情况下,假设UE已经实现到LF-TRP的粗略同步,并且已经连接到低频网络。非独立场景中的初始接入步骤如下图1所示:

    考虑到HF-TRP上的时间粒度可能更小,仍然需要HF-TRP上的精细同步来完成HF-TRP的符号/子帧定时。从图1可以看出,UE在从LF覆盖获得上行接入前导后执行随机接入。假设上下行保持信道互易性,UE可以将在下行同步信号(HF)接收期间检测到的优选下行接收宽波束视为上行接入前导(HF)传输的优选波束。甚至,UE可以利用一些窄波束扫描来提高TRP侧的SNR。波束扫描后,HF TRP决定最佳的Tx/Rx波束对。因此,在下面的步骤中,TRP将另外向UE通知最佳UE beam ID。此后,UE应使用窄波束进行传输和接收。

    SA场景中的初始接入

    在NR中,高频网络也可以独立运行。在这种情况下,除了小区搜索、粗同步和MIB/SIB传送之外,流程还应尽可能采用低频辅助高频的通用设计。基于波束赋形的SS/广播信道/SIB和相应的RACH传输的详细初始接入过程可以在图2中找到。

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    发布于 2021-11-17 10:16
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    第五代移动通信(5G)