5G 同步信號柵格和UE行為
在LTE中,信道柵格為100 kHz,這使得能夠靈活地微調(diào)相鄰載波之間的ACLR(Adjacent Channel Leakage power Ratio)。這種粒度也將有利于NR,并在為NR重新分配LTE頻譜時(shí)避免額外的頻譜規(guī)劃工作。因此,在低頻率下,NR與LTE共享相同的信道柵格。
對于更高的頻率,可以觀察到幾個典型的選擇,這些選項(xiàng)各自的優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)如下:
Opt-1:信道柵格可以是100 kHz的整數(shù)倍(即信道柵格為N*100 kHz)。對于opt-1,它可以降低合成器的復(fù)雜度。
Opt-2:信道柵格可以是每個NR頻帶支持的同步子載波間隔(SCS)的整數(shù)倍(即,假設(shè)同步SCS為15 kHz,則信道柵格為N*15 kHz)。對于opt-2,其結(jié)果是SS中心正好位于其中一個SS柵格位置,由于NR-SS中心和頻率柵格位置之間沒有偏移,這可能會獲得自然對齊。注意,opt-3和opt-4也可以得到這個結(jié)果。然而,當(dāng)頻率偏移小于SCS的一半時(shí),就像在NB-IoT中一樣,這可以通過DL同步期間的頻率偏移校正來處理。
Opt-3:信道柵格可以是與RB對應(yīng)的同步頻域?qū)挾鹊恼麛?shù)倍(即,假設(shè)同步的SCS為15 kHz,則信道柵格為N*180 kHz)。對于opt-3,其目的是信道柵格或頻率柵格與RB邊界對齊。另一方面,假設(shè)信道柵格或頻率柵格不與RB邊界對齊,則除了到RE的數(shù)據(jù)映射外,沒有其他嚴(yán)重問題。只要到RE的數(shù)據(jù)映射滿足類似LTE的標(biāo)準(zhǔn),即RE不用于SS傳輸,這個問題就可以解決。
Opt-4:信道柵格可能是每個NR頻帶支持的所有數(shù)據(jù)/控制SCS的整數(shù)倍(即,假設(shè)所有SCS設(shè)置為15 kHz、30 kHz、60 kHz、120 kHz,則信道柵格為N*120 kHz)。對于opt-4,從系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)簡單性的角度來看,保持同步信號的子載波與數(shù)據(jù)信道的子載波對齊是有益的,在某些情況下,該opt不能保證與相鄰數(shù)據(jù)信道的所有子載波對齊,這與具體的SCS和同步序列長度有關(guān)。當(dāng)opt-3和opt-4應(yīng)用于CA場景時(shí),它們優(yōu)于opt-2(例如,通道柵格為105 kHz)。更具體地說,當(dāng)應(yīng)用opt-3和opt-4時(shí),CA的信道間隔更小,這使得部署更加靈活。然而,opt-3和opt-4與opt-2相似,可能存在合成器復(fù)雜性問題。
Opt-5:信道柵格可以是每個NR頻帶和100 kHz支持的同步SCS最小公倍數(shù)的整數(shù)倍(即,假設(shè)同步SCS為15 kHz,則信道柵格為N*300 kHz)。即使合成器復(fù)雜度的問題目前還沒有得到確認(rèn),仍然可以假設(shè)這個要求是合理的。Opt-5可以滿足多種要求,例如降低合成器的復(fù)雜性,SS中心正好位于SS柵格位置之一。
Opt-6:信道柵格可以是每個NR頻帶和100 kHz支持的所有數(shù)據(jù)/控制SCS的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍(即,假設(shè)所有SCS設(shè)置為15 kHz、30 kHz、60 kHz、120 kHz,則信道柵格為N*600 kHz)。與opt5類似,opt-6可以滿足多個要求,例如降低合成器的復(fù)雜性,SS中心正好位于SS柵格位置之一,盡可能保持同步信號的子載波與數(shù)據(jù)信道的子載波對齊。但opt-6和opt-5也有同樣的缺點(diǎn),即較大的信道柵格可能會影響部署靈活性。
頻率柵格
稀疏頻率柵格柵(比信道柵格)意味著同步信號(SS)的頻率中心不同于物理載波(PC:physical carrier)的頻率中心,這導(dǎo)致在獨(dú)立模式下使用更大的最小PC帶寬。這是因?yàn)镻C BW中的可用子載波的數(shù)量應(yīng)該大于或等于(Ind_SS+N_SS/2)*2=Ind_SS*2+N_SS,其中Ind_SS是PC中心子載波和SS中心子載波之間的頻率差,N_SS是如圖1所示的SS帶寬。需要注意的是,較大的最小PC BW將影響LTE頻譜的再利用,即帶寬低于最小PC帶寬的LTE頻譜只能在非獨(dú)立模式下由NR重新利用。

很明顯,稀疏頻率柵格意味著更快的小區(qū)搜索,但會導(dǎo)致更高的最低系統(tǒng)帶寬要求。如圖2所示,其中假設(shè)100 kHz信道柵格和15 kHz SCS,可以看出,對于8000 kHz頻率柵格,最接近PC中心子載波的SS中心子載波的索引在最壞情況下為267。這意味著至少應(yīng)該有596((267+62/2)*2)個可用子載波,并且最小PC BW可以是10 MHz(600個可用子載波)。另一方面,如果頻率柵格為2000 kHz,則最接近PC中心子載波的SS中心子載波的指數(shù)在最壞情況下為67,這意味著如上所述,最小PC BW至少為5 MHz。因此,在選擇特定頻段的具體頻率柵格時(shí),應(yīng)考慮在降低小區(qū)搜索復(fù)雜度和增加最小物理載波帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。同時(shí),可以考慮在PC-BW較大的情況下應(yīng)用多個NR?SS,以進(jìn)一步減少小區(qū)搜索時(shí)間和復(fù)雜性。

初始接入其他信道的頻率位置
一旦根據(jù)上述原則確定NR-SS的頻率位置,剩下的問題是確定初始接入期間使用的其他信道的頻率位置。每個NR-SS應(yīng)配備一個NR-PBCH。NR-SS和相應(yīng)的NR-PBCH之間的相對位置應(yīng)該是固定的,這樣就可以避免用于指示NR-PBCH位置的盲檢測的復(fù)雜性。
在初始接入期間,除NR-SS/PBCH以外的信道(例如RAR、其他SI、剩余最小SI和相關(guān)控制信道)的資源分配應(yīng)僅在PC BW的一部分內(nèi)完成,為了便于描述,該部分在下文中稱為“虛擬載波”(VC)。這是因?yàn)槌跏冀尤氲腂W應(yīng)該小于或等于UE接收BW(例如20 MHz)的最小能力,這不應(yīng)該像我們在LTE中所做的那樣由最大PC BW定義,因?yàn)镹R的PC BW將遠(yuǎn)大于LTE(例如100 MHz)。
另一個問題是確定VC的頻率位置。一種可能性是為NR-SS和VC應(yīng)用相同的中心子載波,這避免了NR-PBCH中額外的信令開銷,以指示VC的頻率位置。然而,該方法將對VC的可用頻率資源量產(chǎn)生限制,尤其是在如圖3-(a)所示的小型PC BW的情況下。另一個想法是為PC和VC應(yīng)用相同的中央子載波。盡管這種想法要求指示NR-PBCH中VC或PC的頻率位置,例如NR-SS的中心子載波和VC之間的偏移,但它允許在初始接入期間最大限度地靈活分配資源,因?yàn)閂C的BW可以盡可能大,前提是它不超過UE接收BW的最小能力,如圖3-(b)所示。

根據(jù)上述偏好,應(yīng)注明VC或PC位置。一個相關(guān)的問題是如何通知這些信息。請注意,如果頻率柵格比信道柵格更稀疏,那么一個頻率柵格對應(yīng)于一個或多個信道柵格這一可預(yù)見的事實(shí)是很自然的。一種直接方法是,可以使用E-UTRA絕對射頻信道號(EARFCN)來通知該信息。然而,在NR場景中,系統(tǒng)帶寬更寬。因此,如果直接使用EARFCN,信令開銷非常大。另一種有效的方法是,可以使用相對于當(dāng)前頻率位置的偏移來通知信息。該偏移量可以是相對信道數(shù)或其他相對量。
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NR-PSS/NR-SSS的中心頻率可能不同于NR載波的中心頻率。信道柵格被定義為潛在頻率位置之間的階躍函數(shù),作為工作頻帶中載波的中心頻率,在LTE中為100 kHz。UE將在小區(qū)搜索中基于指定的信道柵格搜索每個頻帶中載波的中心頻率。由于系統(tǒng)帶寬范圍很寬,UE可能需要搜索大量柵格頻率位置。為了降低小區(qū)搜索中UE的復(fù)雜度,潛在的解決方案是使信道柵格具有較大的價(jià)值。在LTE中,UE可以具有每個工作頻帶的查找表,因?yàn)镻SS/SSS位于頻譜的中心,并且操作系統(tǒng)帶寬與工作頻帶的帶寬完全相同。對于家庭網(wǎng)絡(luò),UE將由服務(wù)提供商配置可用的工作頻帶和同步信道位置。UE在家庭網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行沒有問題。為了支持漫游到其他NR網(wǎng)絡(luò),應(yīng)為漫游UE搜索同步信號的每個工作頻帶指定或預(yù)先配置默認(rèn)同步信道資源分配。大信道柵格可能會降低UE小區(qū)搜索的復(fù)雜性,但也會降低網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的靈活性。關(guān)鍵是UE對柵格和同步信號(NR-PSS/NR-SSS)在每個頻帶的初始接入(冷啟動)期間的假設(shè)。
NR信道柵格討論應(yīng)側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性,通過限制每個載波柵格的同步信號數(shù)量和前向兼容性來考慮UE小區(qū)搜索的復(fù)雜性??梢钥紤]以下幾種備選方案:,
NR頻帶中載波的中心頻率位置不受限制–基于與LTE中類似的信道柵格,指定作為頻帶中載波中心頻率的頻率位置集。UE將根據(jù)指定的信道柵格值搜索具有間隔的所有頻率單元。這種設(shè)計(jì)將在網(wǎng)絡(luò)部署中提供最大的靈活性,但在UE小區(qū)搜索中具有較高的復(fù)雜性。為了降低UE搜索載波中心頻率的復(fù)雜性,信道柵格值需要與每個頻帶中支持的最大系統(tǒng)帶寬成比例地增加。
備選方案1:當(dāng)對載波的中心頻率沒有限制時(shí),信道柵格將被設(shè)置為與每個頻帶支持的最大系統(tǒng)帶寬成比例的更高值,以最小化UE小區(qū)搜索的復(fù)雜性。
大多數(shù)運(yùn)營商在初始部署后不會改變載波和NR-PSS/NR-SSS的中心頻率。如果某個頻段的載波中心頻率位置因不同地區(qū)而異,則在某個國家部署特定頻段時(shí),可以添加其他值。根據(jù)信道柵格的分辨率定義載波的潛在中心頻率位置。這將允許信道柵格的精細(xì)分辨率,并最小化UE的搜索次數(shù)。然而,當(dāng)運(yùn)營商在不同的頻率位置配置中心頻率時(shí),這可能會為傳統(tǒng)UE帶來向后兼容問題。
備選方案2:載波和NR-PSS/NR-SSS的潛在中心頻率位置由規(guī)范中每個頻帶的信道柵格的精細(xì)分辨率規(guī)定。
預(yù)先配置載波和NR-PSS/NR-SSS的中心頻率位置——當(dāng)規(guī)范中規(guī)定了載波和NR-PSS/NR-SSS的潛在中心頻率位置時(shí),運(yùn)營商在部署時(shí)不靈活。當(dāng)運(yùn)營商希望將中心頻率位置更改為新的頻率位置,或者不同國家的運(yùn)營商將設(shè)置新的中心頻率位置時(shí),指定的中心頻率位置可能會為傳統(tǒng)UE產(chǎn)生向后兼容問題。當(dāng)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中激活NR設(shè)備時(shí),所有NR載波及其相關(guān)NR-PSS/NR-SSS的中心頻率位置將預(yù)先配置到該設(shè)備。如果中心頻率位置發(fā)生任何變化。