5G網(wǎng)絡(luò)中的波束管理

5G網(wǎng)絡(luò)中的波束管理\o"5G"#5G\o"波束管理"#波束管理\o"BeamManagement"#BeamManagement波束管理做為5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵之一，其在終端接入和連接過程中都發(fā)揮著重要作用；如圖1所示gNB和UE通過掃描和探測(cè)找到共同最佳的波束進(jìn)行接入和連接。

圖1.5G網(wǎng)絡(luò)中的波束管理一、初始接入波束選擇

在5G網(wǎng)絡(luò)中g(shù)NB發(fā)送一系列不同方向的SSB波束，終端(UE)檢測(cè)其中最好的波束,并通過PRACH發(fā)送到映射至特定SSB波束ID的位置(即gNB計(jì)算出UE檢測(cè)到的SSB波束)，也就是它從UE收到PRACH的位置。

圖2.gNB波束發(fā)送與終端(UE)波束探測(cè)如上圖所示,無線網(wǎng)絡(luò)中g(shù)NB在每個(gè)半幀內(nèi)發(fā)送8個(gè)含有SSB的波束;位于不同位置的終端UE1和UE2分別接收到其最強(qiáng)的波束(BeamID1和BeamID7)。終端(UE)測(cè)量和識(shí)別最佳波束機(jī)制為：

i)多個(gè)SSB以特定間隔傳輸。

ii)每個(gè)SSB都可以通過一個(gè)稱為SSB索引的唯一編號(hào)來標(biāo)識(shí)

iii)每個(gè)SSB通過特定方向的特定光束傳輸

iv)多個(gè)UE位于gNB覆蓋周圍的不同位置。

v)UE在某個(gè)時(shí)間段(一個(gè)SSBSet的時(shí)間段)內(nèi)測(cè)量它檢測(cè)到的每個(gè)SSB的信號(hào)強(qiáng)度。

vi)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，UE可以識(shí)別出信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的SSB索引。這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的SSB是UE的最佳波束(如Beam#1是UE1最佳波束;Beam#7是UE2的最佳波束）二、連接態(tài)波束管理一旦終端(UE)進(jìn)入與網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)，至少1個(gè)波束(或多個(gè)波束)在終端(UE)與網(wǎng)絡(luò)之間正確連接。終端(UE)和網(wǎng)絡(luò)波束的連接方式可將歸納為四種不同的情況，如下所示。

在case1中,UE和網(wǎng)絡(luò)通過單個(gè)TRP(Tx/Rx點(diǎn))和單個(gè)波束連接;

在case2中,UE和網(wǎng)絡(luò)通過多個(gè)TRP(Tx/Rx點(diǎn))和每個(gè)TRP的單個(gè)波束連接;

在case3中,UE和網(wǎng)絡(luò)通過單個(gè)TRP(Tx/Rx點(diǎn))和多個(gè)波束連接;

在case4中,UE和網(wǎng)絡(luò)通過多個(gè)TRP(Tx/Rx點(diǎn))和每個(gè)TRP的多個(gè)波束連接。連接狀態(tài)期間波束管理：

i)網(wǎng)絡(luò)傳輸用于波束管理的特定參考信號(hào)

ii)UE檢測(cè)信號(hào)并執(zhí)行一些測(cè)量并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送反饋三、波束切換5G基站必須比前幾代移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施更接近終端用戶，因此這種波束級(jí)的細(xì)粒度跟蹤成為可能。因此當(dāng)終端(UE)移動(dòng)時(shí)gNB會(huì)動(dòng)態(tài)計(jì)算信號(hào)發(fā)送的方向，從而有效地跟蹤用戶。如果波束無法跟蹤用戶，終端(UE)根據(jù)測(cè)量結(jié)果會(huì)切換到不同的波束。

圖3.當(dāng)UE1向右移動(dòng)時(shí)將會(huì)切換到UE2所使用波束四、波束管理4.1

數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)gNB(或UE)在嘗試發(fā)送信號(hào)時(shí)須將波束指向哪個(gè)方向呢？答案很簡(jiǎn)單:gNB(或UE)須在能夠以最佳信號(hào)質(zhì)量到達(dá)接收的方向上發(fā)送信號(hào)。gNB(或UE)確定方向方法大概如下：當(dāng)gNB在傳輸中通過評(píng)估來自UE的多個(gè)波束的特定參考信號(hào)的質(zhì)量來確定這個(gè)方向。gNB評(píng)估來自多個(gè)波束中的每一個(gè)的參考信號(hào)的質(zhì)量并選擇最好的一個(gè)。來自UE的參考信號(hào)稱為SRS。當(dāng)UE發(fā)射時(shí)通過評(píng)估來自gNB的多個(gè)波束的特定參考信號(hào)的質(zhì)量來確定這個(gè)方向。UE評(píng)估來自多個(gè)波束中的每一個(gè)的參考信號(hào)的質(zhì)量并選擇最好的一個(gè)。在這種情況下來gNB的參考信號(hào)可能會(huì)因情況而異,有時(shí)它可以是SSB，有時(shí)它可以是CSI-RS。

*這種參考信號(hào)質(zhì)量的估計(jì)應(yīng)在它們傳輸信號(hào)之前的某個(gè)時(shí)間完成。3GPPTR38.802(V14.2.0)-對(duì)這種情況的描述如下：TRP能夠根據(jù)TRP對(duì)TRP的一個(gè)或多個(gè)Rx波束的上行鏈路測(cè)量來確定用于下行鏈路傳輸?shù)腡RPTx波束UE能夠基于UE對(duì)UE的一個(gè)或多個(gè)Rx波束的下行鏈路測(cè)量來確定用于上行鏈路傳輸?shù)腢ETx波束

注:TRP是gNB的傳輸點(diǎn)。4.2

數(shù)據(jù)接收gNB或UE在嘗試接收信號(hào)時(shí)必須將其波束指向哪個(gè)方向呢？答案是:gNB或UE)須將接收器調(diào)整到能夠以最佳質(zhì)量從發(fā)射器接收信號(hào)的方向。而gNB或UE確定從哪個(gè)方向以最佳質(zhì)量接收信號(hào)的方法大體如下：當(dāng)gNB接收到來自UE的信號(hào)時(shí)(在此之前)gNB應(yīng)該以CSI報(bào)告的形式從UE獲得最佳方向的信息。當(dāng)UE從gNB接收信號(hào)時(shí)(在此之前)UE應(yīng)該從gNB獲得最佳方向的信息（gNB根據(jù)來自UE的多個(gè)波束的SRS信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量檢測(cè)到最佳方向，并指示UE的最佳方向）最好的方向）。3GPPTR38.802(V14.2.0)-對(duì)這種情況的描述如下：