在本文中，比較了兩種用于初始接入的覆蓋增強方法，即單波束重復和多波束掃描，以驗證對初始接入信號進行多波束掃描的必要性。初始訪問信號包括以下內容：

• 同步信號

• PBCH

• 隨機接入信道（RACH）

覆蓋增強方法

在基于單波束的方法中，通常使用較寬的波束覆蓋小區(qū)內的整個區(qū)域。另一方面，基于多波束的方法利用窄波束的掃描來覆蓋整個覆蓋區(qū)域。圖1顯示了上下行方向的單波束和多波束方法。在該圖中，對于基于多波束的方法，在單個時間實例（即符號）中傳輸?shù)亩鄠€波束在正交資源上傳輸。

在這兩種方法之上，可以考慮兩種用于增強初始接入信號的覆蓋的可選方法。一種是基于單波束的重復方法，另一種是基于多波束的波束掃描方法。

兩種覆蓋增強方法的比較：性能方面

這里評估了兩種覆蓋增強方法的SINR?CDF，以驗證哪種方案有利于PBCH傳輸。對于模擬，假設如下：

• 基于多波束的波束掃描方法：使用K個掃描波束發(fā)送PBCH，并在UE側對K個接收信號進行相干合并。

• 基于單波束的重復方法：PBCH以單波束傳輸K次，在UE側對K個接收信號進行相干合并。

假設UE天線方向圖的全向波束僅能看到應用于下行信道的覆蓋增強方法的效果。此外，假設每個天線單元的功率約束反映實際的硬件約束。

為了對兩種覆蓋增強方法進行公平比較，假設以下兩種情況：

1.?相同的天線架構/結構，例如每個面板的天線元件數(shù)量和面板數(shù)量

2.?用于波束掃描和重復的OFDM符號數(shù)相同

鑒于面板內有大量天線單元，可通過基于窗口的方法構建寬波束，用于單波束評估，即通過對射頻鏈應用不等增益。評估中使用的窗口是高斯窗口，其中第（m，n）個天線單元的系數(shù)表示為：

使用此窗口生成的波束如圖2所示（寬波束）。在假設天線功率約束的情況下，隨著波束寬度的增加，總波束功率會變小。這是因為隨著波束寬度變寬，高功率天線單元的數(shù)量變少。

對于基于多波束的評估（使用波束掃描），窄波束用于覆蓋增強。通過對射頻鏈施加相等的增益，可以按照圖2（窄波束）所示構建窄波束圖案。

在上述模擬假設下，圖3中比較了幾何SINR CDF，結果表明，與具有重復性的單波束相比，具有波束掃描的多波束提供了更高的SINR。單波束重復遭受功率損失，產(chǎn)生具有巨大MIMO天線面板的寬波束；因此觀察到較差的SINR。從仿真結果可以得出結論，在覆蓋有限的情況下（例如更高的頻帶），PBCH傳輸應支持基于多波束的波束掃描方法。

兩種覆蓋增強方法的比較：設計方面

這里從UE功耗和系統(tǒng)效率的角度比較了兩種覆蓋增強方法。

對于具有重復的單波束和具有波束掃描的多波束兩種情況，TRP和UE之間的波束關聯(lián)需要用于數(shù)據(jù)傳輸。在上下行的波束關聯(lián)過程中，TRP的Tx/Rx波束和UE的Rx/Tx波束分別關聯(lián)。對于beam關系，上下行都需要beam訓練。然而，當假定波束互易性時（例如TDD系統(tǒng)），下行波束訓練對于上下行的波束關聯(lián)都是足夠的。

圖4顯示了在假設波束互易時，兩種覆蓋增強方法的TRP和UE的初始接入和波束關聯(lián)過程。

如果TRP對初始接入信號應用Tx波束掃描，則可以利用波束互易性最小化TRP檢測來自UE的RACH所需的時間。假設TRP根據(jù)TRP Tx波束掃描對RACH接收應用Rx波束掃描；TRP將用于Tx波束掃描的資源與用于Rx波束掃描的資源相關聯(lián)。當波束互易性保持時，UE可被配置為為對應于TRP Rx波束的RACH選擇Tx資源，該資源來自對應于UE在其上接收最強信號的TRP Tx波束的初始接入的Rx資源。例如，TRP將Tx波束資源i與Rx波束資源i相關聯(lián)，并對Tx和Rx波束資源i應用相同的天線權重。如果UE在TRP Tx波束資源i上接收到最強的信號，則UE可以被配置為在TRP Rx波束資源i上發(fā)送RACH。這樣，即使沒有波束掃描，TRP Rx和UE Tx波束也針對RACH傳輸對齊。

另一方面，如果TRP對初始接入信號應用單波束重復，則TRP從UE檢測RACH將花費更多的時間。假設TRP在TRP處應用單波束重復RA接收。為了使TRP在沒有Rx波束形成增益的情況下從UE傳輸累積足夠的能量，UE將需要重復RACH傳輸以在多波束掃描情況下實現(xiàn)相同的覆蓋水平。這不僅在所需的RACH檢測時間方面是低效的，而且在UE側也是能量低效的。

需要注意的是，不管初始接入是使用單波束重復還是波束掃描，最終都需要下行數(shù)據(jù)波束對齊。初始接入過程中的粗略波束對準也可以減少數(shù)據(jù)波束對準的時間和能耗。

同步和波束參考信號（BRS：beam reference signals）的多路復用

如上所述，在覆蓋受限的場景中需要數(shù)據(jù)波束關聯(lián)。為此，設計用于波束訓練（即波束測量和選擇）的非UE特定信號也應進行波束掃描。然而，在增強覆蓋系統(tǒng)中，優(yōu)選最小化波束掃描持續(xù)時間，尤其是當波束掃描符號（例如初始接入信號）以連續(xù)方式發(fā)送時。在混合BF的情況下，模擬波束方向在波束掃描的整個帶寬上是固定的，這些用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r隙/子幀預計不會那么有用。

在這個意義上，對于將多波束掃描應用于下行初始接入信號傳輸?shù)南到y(tǒng)，如果最小帶寬足夠大，則更希望FDM 下行BRS和下行初始接入信號。然而，對于將單波束重復應用于下行初始接入信號的系統(tǒng)，TDM下行BRS和下行初始接入信號不可避免，這比多波束掃描情況造成更多冗余。