5G NR 初始接入
在NR的載波帶寬內(nèi),至少一個(gè)傳輸帶寬可以被指定用于傳輸每個(gè)同步信號(hào)和至少一些基本的系統(tǒng)消息。為了傳輸初始接入所需要的信息(如:隨機(jī)接入的資源配置),有以下3種傳輸方案:
1.?通過(guò)動(dòng)態(tài)信令(例如控制信道)調(diào)度傳輸;
2.?通過(guò)半靜態(tài)信令調(diào)度傳輸
3.?不需要相關(guān)信令,單獨(dú)完成傳輸
NR的初始接入下行信號(hào)有哪些特殊要求呢?
在LTE中,根據(jù)資源分配,用于初始接入的信號(hào)可以被分為兩種類(lèi)型:
type-1信號(hào):具有固定時(shí)頻資源分配的信號(hào),例如PSS/SSS、MIB
type-2信號(hào):具有預(yù)定時(shí)頻資源的信號(hào),例如SIB1/SIB2,具有周期性的時(shí)域位置和預(yù)定的頻域位置。
NR系統(tǒng)也可以有類(lèi)似的設(shè)計(jì)。一方面,NR UE可以在不知道小區(qū)的任何初始內(nèi)容的情況下經(jīng)由type-1信號(hào)導(dǎo)出DL?timing。而type-2信號(hào)可以被動(dòng)態(tài)調(diào)度,這為UE接入提供了資源分配的靈活性。這樣的設(shè)計(jì)也符合前向兼容性的NR要求,即最小化總是接通信號(hào)的傳輸。
NR支持低頻段(例如sub-6GHz)和高頻段(例如>6GHz)。考慮到這兩個(gè)頻段的信號(hào)衰減不同,初始接入信號(hào)設(shè)計(jì)可能會(huì)有所不同。因此,在下文將從頻帶的角度分別討論初始接入信號(hào)的設(shè)計(jì)。
低頻
Type-1 signal
如LTE一樣,type-1信號(hào)可以包括物理同步信號(hào)和物理廣播信道。這類(lèi)信號(hào)的資源在時(shí)域和頻域都是固定的。具體地,可以周期性地發(fā)送type-1信號(hào),并且可以在一組中心或非中心子載波中設(shè)置頻率位置。
Type-2 signal
在LTE中,SIB1和其他系統(tǒng)消息通過(guò)PDCCH動(dòng)態(tài)地調(diào)度頻域位置來(lái)周期性地傳輸。這些信號(hào)為初始接入提供了必要的配置。例如:SIB1包括TDD-config、小區(qū)可訪(fǎng)問(wèn)性、小區(qū)選擇/重選參數(shù)、其它系統(tǒng)信息的調(diào)度信息等,SIB2提供隨機(jī)接入過(guò)程的配置。類(lèi)似地,在NR中,type-2信號(hào)還可以包含小區(qū)接入所需的信息,例如DL/UL配置、隨機(jī)接入配置等。此外,該信息可以經(jīng)由多個(gè)type-2信號(hào)來(lái)發(fā)送。由于type-2信號(hào)依賴(lài)于調(diào)度,因此一些信息應(yīng)該在接收之前由UE確定。下面有三種方法來(lái)確定type-2信號(hào)的調(diào)度:
方法1:type-2信號(hào)的調(diào)度由NR物理控制信令確定,NR物理控制信令具有靜態(tài)資源分配,如圖1所示。這里,NR物理控制信令可以?xún)H指示type-2信號(hào)的頻域位置或時(shí)頻位置。

方法2:type-2信號(hào)的調(diào)度由NR物理控制信令確定,NR物理控制信令具有半靜態(tài)資源分配,如圖2所示。具體地說(shuō),NR物理控制信令的資源是根據(jù)type-1信號(hào)中提供的信息導(dǎo)出的。該方法類(lèi)似于LTE,即MIB消息提供用于確定PDCCH的位置的信息。

方法3:type-2信號(hào)的調(diào)度直接由type1信號(hào)中的信息決定,如圖3所示。在這種方法中,由于type-1信號(hào)可能不經(jīng)常改變,因此type-2信號(hào)的調(diào)度是相對(duì)靜態(tài)的。

方法1和2屬于LTE中的Type-1(即通過(guò)動(dòng)態(tài)信令調(diào)度傳輸),而方法3屬于Type-2(即通過(guò)半靜態(tài)信令調(diào)度傳輸)。
高頻
在高頻段,嚴(yán)重的傳播損耗對(duì)小區(qū)覆蓋率有很大影響。為了補(bǔ)償這種損失,可以應(yīng)用波束賦形來(lái)增強(qiáng)接收信號(hào)的強(qiáng)度。然而,由于高方向性,一個(gè)波束不能同時(shí)服務(wù)于整個(gè)小區(qū)。因此,如圖4所示,在NR中需要在高頻帶上的波束掃描架構(gòu)。具體地說(shuō),在任何時(shí)候,只能服務(wù)于賦形波束覆蓋中的UE。

對(duì)于高頻段,將支持單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)(例如,僅高頻段)和單獨(dú)的非標(biāo)準(zhǔn)(例如,低頻段+高頻段)方案。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的單獨(dú)情況,初始接入可以由低頻小區(qū)輔助。而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)情況,在波束掃描的情況下,需要對(duì)高頻段的初始接入信號(hào)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
Type-1 signal
考慮到Type-1-signal包含物理同步信號(hào)和物理廣播信道,它應(yīng)該在固定的時(shí)頻資源上在每個(gè)波束中傳輸。通過(guò)使用該方法,小區(qū)中的任何UE都有機(jī)會(huì)接收Type-1-signal?;谶@種考慮,可以有兩種選擇來(lái)傳輸Type-1-signal:
Option1:TTI內(nèi)波束掃描
在該選項(xiàng)中,如圖5所示,每個(gè)Type-1-signal(例如,物理同步信號(hào)和物理廣播信道)通過(guò)波束掃描在一個(gè)時(shí)間間隔(例如TTI)內(nèi)被發(fā)送。由于每個(gè)波束的Type-1-signal集中在同一時(shí)間間隔內(nèi),分配給其他數(shù)據(jù)的資源有限,不利于每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)復(fù)用。但是,此選項(xiàng)可以加快初始接入過(guò)程。

Option2:TTI間波束掃描
在該選項(xiàng)中,如圖6所示,每個(gè)Type-1-signal僅在一個(gè)波束上的一個(gè)時(shí)間間隔(例如,TTI)內(nèi)發(fā)送。例如,在圖6中,在4個(gè)不同的時(shí)間間隔上發(fā)送由4個(gè)波束攜帶的同步信號(hào)。通過(guò)該選項(xiàng),在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)只有一個(gè)波束攜帶Type-1-signal,在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)可以將更多的資源用于其他數(shù)據(jù)傳輸。但是,初始訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延將大于Option1。

在這兩種方案中,Type-1-signal的檢測(cè)時(shí)間與波束數(shù)有關(guān)。此外,Type-1-signal通過(guò)不同的波束傳輸。因此,與發(fā)射波束有關(guān)的一些信息,例如beam ID、發(fā)射的Type-1-signal的資源位置等,可以顯式或隱式地包括在Type-1-signal中。
Type-2 signal
在高頻段,Type-2-signal的傳輸仍然是基于調(diào)度的。因此,針對(duì)低頻段提出的方法仍然適用。另外,Type-2-signal應(yīng)該由小區(qū)中的所有UE接收。因此,也應(yīng)采用波束掃描。然后,TTI內(nèi)和TTI間波束掃描適用于Type-2-signal傳輸。