14 - 5G NR概述学习:多波束下的接入,移动性,用户中心多波束操作等

自然基金无缝切换项目 || NR学习笔记

初始接入

下行同步，小区搜索

为了支持多波束操作，特别是在高频（HF）场景中，NR引入了同步信号块（synchronization signal block，SSB）的概念，其包括主同步信号PSS，辅助同步信号 SSS和物理广播信道PBCH（这三个LTE中也都有）。因为他们有相同的周期，所以NR中总是将他们一起发送。NR还引入了SS burst set的概念，主要是为了能时分复用地用上低成本的模拟天线阵列。

在进行初始小区选择的时候，UE先假设默认SS burst set周期为20ms。这种做法既适用于毫米波段也适用于中频段，对毫米波段的多波束操作效果更好。

同步信号
5G基站多，密集，为了能更灵活的部署基站NR的PCID从LTE中的3*168=504个扩展到了3*336=1008个。NR PSS信号由三种长127的频域BPSK m序列构成，SSS由长127的 336 Gold序列构成。Gold码的互相关性让NR在PCID检测概率上优于LTE。[3GPP R1-1709911, “Finalization of the NR-SSS,” Huawei, HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting NR Ad-Hoc#2, June 2017]
在每个SSB上，PSS SSS和PBCH使用同一个单天线端口。应用于SSB的物理波束对UE来说是透明的，因为UE只在预编码和/或波束赋形之后才能看到等效的SS和PBCH。
同步及广播信道
定时信息
在80ms的BCH的TTI更新周期内，如果我们认为SS burst set的最小周期是5ms，则存在16个可能的SS burst set位置，可以通过系统帧号（System Frame Number, SFN）的3个最低有效位（least signifi cant bits, LSB）和1位半无线电帧（HRF）索引来识别。SSB在SS burst set内重复发送，所以当UE检测到SSB时，就可以从PBCH获取定时信息，UE能够在一个时隙中从该PBCH识别无线电帧号，无线电帧中的时隙索引，以及OFDM符号索引。定时信息包括用于SFN的10bits，用于半无线电帧索引的1bit，以及用于针对3GHz（2bits），3-6GHz(3bits)和6-52.6GHz(6bits)频段的SSB时间索引。在SSB索引内，可以通过改变PBCH的解调参考信号（DMRS）序列来承载两个或三个LSB，因此对于FR1，UE可以在不解码PBCH的情况下获取SSB索引。因为具有不同索引的SSB承载相同的PBCH payload，所以它还可以用于在多个SSB上进行PBCH软组合。
系统消息
NR系统信息分成最小系统信息(minimum SI)和other SI，由于PBCH payload的限制，每个SSB中的PBCH根据载波频率范围在3GPP标准中预定义的周期，传输固定payload长度的一部分的minimum SI，剩下的部分(称为RMSI)在PDSCH中CORESET中传输，NR引入CORESET概念是为了区分大量的时频资源，NR允许UE能够配置多个CORESET，并且每个CORESET与UE特定的配置资源映射方案相关联。由于NR PBCH保持与PSS/SSS相同的numerology和相同的单个固定天线端口，因此UE不需要盲检测PBCH传输方案或天线端口数量，而LTE的PBCH可以用不同的传输方案传输1, 2或4个天线端口。NR PBCH内容包括剩余定时信息，用于获得RMSI DL分配的CORESET信息，RMSI numerology，小区禁止标记，第一PDSCH DMRS位置，PRB grid相对于SSB的偏移，以及一些保留位**（可以考虑用来做授时开发）**
NR PBCH有效payload是56bits（包括CRC），大于LTE的40bits。
SSB的三种映射模式：

三层移动性

NR避免使用always-on的信号来降低系统功耗，比如NR并不用LTE中的CRS信号来进行RRM测量，而是用SSB来进行三层移动性（RRC-IDLE模式和RRC-CONNECTED模式）的RRM测量，同时为了提升RRM测量的精度，SSB内PBCH的DM-RS也可以用来进行RRM测量。在RRC-CONNECTED模式下，除了NR SSB之外还可以再配置UE特定的CSI-RS进一步提升RRM测量精度。
为了降低UE侧RRM测量的复杂度和功耗，无论SS burst set的周期性如何，SSB的传输都被限制在5ms窗口内。由于不同的小区可以采用不同的SS burst set周期（比如5ms,40ms,80ms，为了节省基站功耗），因此有必要为UE进行基于SSB的RRM测量定时配置（SMTC）配置，配置包括测量窗口周期、每个频率载波的UE RRM测量的持续时间、定时偏移。
CSI-RS那个，举个例子，在HF场景中，可以给边缘UE配置窄波束CSI-RS，实现更好的SINR范围和测量精度：

假设在CSIRS和SSB之间应用相同的EPRE（每资源单元能量），窄波束CSI-RS测量可以提供更好的SINR范围，这可以提高测量RSRP精度，即更小的ΔRSRP值。

以用户为中心的协调传输

UL TRP联合被认为是一种network implement problem。DL多TRP协作可以利用来自多个TRP的相干联合传输（称为JT），其指的是单个NR-PDCCH调度单个NR-PDSCH的情况，各层数据从所有联合的TRP进行非相干联合传输（NC-JT），属于不同NR-PDSCH的不同数据从不同的TRP同时发送到UE。
NR中的NC-JT协议规定单个NR-PDCCH可以调度单个NR-PDSCH，一个TRP发送一个层；多个NR-PDCCH可以各自调度相应的NR-PDSCH，其中每个NR-PDSCH从单独的TRP发送[3GPP R1-1712031, “Final Report of 3GPP TSG RAN WG1 #89 v1.0.0”] 此外，对于多个NR-PDCCH的接收，每个调度各自从单独的TRP发送的相应的NR-PDSCH，最大支持两个NR-PDCCH / PDSCH。

一层、二层波束管理

一个NR小区会包括多个TRP，其可以与理想和/或非理想backhaul的组合互连。 NR小区内的部署方案不限于CRAN架构和perfect backhaul架构并且可以扩展到非紧密联合的TRP。NR-小区内移动性（相同小区内的TRP之间的移动性过程）不需要任何更高层信令（比如用于小区间移动性的L3信令），这样可以实现小区内的无缝切换从而提提升UE的体验，所以接入侧需要搞一些对UE来说是透明的的动态优化。这种以UE为中心的优化可以包括UE特定的RS配置，TRP集群优化，控制信道供应，数据路由等。因此，当UE在NR小区覆盖范围内移动并且进入属于该NR小区的不同TRP的附近时，它能有效地保持与相同的PSS和SSS的同步。所以实现UE小区内无缝切换主要是基于天线端口/波束赋形的重新配置。去年申请基金的时候这方面做的人还比较少，现在已经很多人做过了，感觉还是要挖掘一些新的点才行。比如结合深度学习，结合定位来做波束管理。

上图展示的具有单个或多个波束的多TRP情况，位于两个TRP附近的UE配置有不具有QCL的CSI-RS端口，UE对每个配置的天线端口进行CSI反馈。UE可能不区分源自TRP 1或TRP 2的不同波束，并且仅知道天线端口配置和与它们相关联的QCL信息。为了反映TRP1和TRP2之间的非理想backhaul，UE配置两个用于接收NR-PDCCH的CORESET，UE能同时看到来自相同NR的两个MAC实体，当UE位于TRP 1附近时，使用与小区中的一个MAC实体相关联的CORESET，从相同的TRP接收控制和数据，而另一个MAC实体对于该UE处于休眠状态。当UE在TRP 1和2之间的覆盖区域中移动时，第二个CORESET和关联的MAC实体被激活。基站可以根据来自UE的反馈或根据TRP 2检测UE特定的SRS来实现激活第二TRP。
之后网关需要相应地划分数据流，并将该UE的流量分配给两个TRP。同时，两个TRP可以利用干扰减轻机制来改善来自任一链路的UE SINR。
当UE远离TRP 1时，TRP1停止其到该UE的数据业务，并且通过连续重传或通过刷新来满足其未完成的HARQ过程。现在UE从与TRP 2相关联的CORESET和MAC实体接收控制和数据，另一个于TRP1相关联的CORESET和MAC实体变为休眠状态。随着UE进一步向第三个TRP移动，TRP3将利用UE的已经休眠的CORESET和MAC实体来建立朝向UE的辅助链路。