5G 多波束下如何確保尋呼成功
在基于多波束的覆蓋中,當(dāng)對(duì)信號(hào)(或信道)應(yīng)用波束掃描時(shí),信號(hào)(信道)在多個(gè)波束上發(fā)射/接收,這些波束在有限時(shí)間內(nèi)的多個(gè)時(shí)間實(shí)例上,然而,波束掃描在多個(gè)方面帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),如初始接入、尋呼、RRM測(cè)量等。
在6Ghz以上頻譜的信道模型中已經(jīng)得到了很好的研究,高頻傳輸在傳輸過(guò)程中遭受了極其嚴(yán)重的路徑損耗。為了擴(kuò)展其傳輸距離,通常在發(fā)射端和接收端都部署大量的天線陣列,即大規(guī)模MIM,它們可以產(chǎn)生顯著的波束賦形增益并補(bǔ)償嚴(yán)重的衰減。
對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸,可以在發(fā)送/接收點(diǎn)(TRP:transmission/reception point)處采用UE特定的波束賦形來(lái)將功率集中到期望的方向。而對(duì)于普通信道和信號(hào),情況并非如此。為了保證其覆蓋范圍,提出了基于多波束和單波束的方案。作為一種基于多波束的技術(shù),波束掃描技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注,它能夠以時(shí)分復(fù)用的方式對(duì)給定的空間區(qū)域進(jìn)行有效的覆蓋。
另一方面,在傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)中,尋呼幀(PF:?paging frame)是根據(jù)

在不丟失通用性的情況下,以PDCCH上發(fā)送的P-RNTI為例,通過(guò)查表1可以得到尋呼時(shí)機(jī)(PO:paging occasion)。顯然,給定UE,除了網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)外,其PO定時(shí)僅取決于其UE ID。換句話說(shuō),UE特定的尋呼定時(shí)和TRP特定的波束掃描定時(shí)是完全獨(dú)立的。

然而,獨(dú)立的波束掃描timing和尋呼timing將產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。如果在一個(gè)PO的持續(xù)時(shí)間內(nèi)完成了一個(gè)完整的波束掃描周期,例如使用不同OFDM符號(hào)中的不同波束重復(fù)地發(fā)送相同的尋呼消息,無(wú)疑地,這將引入沉重的開(kāi)銷,并且實(shí)質(zhì)上消除能夠承載尋呼消息的有效資源(例如一個(gè)符號(hào)),從而降低尋呼容量,例如,要同時(shí)尋呼的UE的數(shù)目。更糟糕的是,每個(gè)UE都必須對(duì)其PO中所有可能的波束和符號(hào)進(jìn)行盲解碼,這勢(shì)必增加UE側(cè)的計(jì)算復(fù)雜度和功耗。從這個(gè)意義上說(shuō),有必要增強(qiáng)當(dāng)前的尋呼約定,以降低開(kāi)銷和所有波束的無(wú)盲解碼。

或者,在每個(gè)子幀僅一個(gè)波束的情況下,例如對(duì)于PDSCH,TRP可能在其PO到達(dá)時(shí)將其波束轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離期望UE。UE可能無(wú)法成功接收其尋呼消息,如圖1所示。當(dāng)且僅當(dāng)服務(wù)TRP在其PO到達(dá)時(shí)向UE調(diào)諧波束時(shí),UE才能成功解碼其尋呼消息。實(shí)質(zhì)上,UE的尋呼周期被延長(zhǎng),因此UE不能及時(shí)從DRX狀態(tài)減弱。
實(shí)際上,為了避免波束偏離所需UE,一個(gè)有效的解決方案是將TRP特定波束掃描的定時(shí)與UE特定尋呼的定時(shí)相關(guān)聯(lián)。這樣,TRP總是能夠?qū)⑵洳ㄊ{(diào)諧到在其PO到達(dá)時(shí)被尋呼的UE。顯然,重要的先決條件是使UE的服務(wù)TRP理解UE的位置或至少波束偏好。為此,可以考慮多種方法,例如UE可以在上行鏈路中發(fā)送參考信號(hào),以便于TRP獲得關(guān)于UE的位置或波束偏好的內(nèi)容。
除了嚴(yán)重的傳播損耗外,高頻傳輸也受到嚴(yán)重的阻塞。對(duì)于給定UE,盡管其服務(wù)TRP在其PO到達(dá)時(shí)將波束轉(zhuǎn)向它,但是在UE和其服務(wù)TRP之間存在阻塞的情況下,UE仍然可能不成功地接收其尋呼消息。圖2給出了一個(gè)示例。在一個(gè)超級(jí)小區(qū)的覆蓋范圍內(nèi),總共有三個(gè)TRP。給定一個(gè)UE,當(dāng)其PO到達(dá)時(shí),其服務(wù)TRP,即TRP#1將其波束調(diào)諧到UE。不幸的是,在TRP#1和UE之間有一條正在運(yùn)行的汽車。在這種情況下,承載UE的尋呼消息的波束被汽車阻塞,并且發(fā)生尋呼失敗。

為了緩解由于阻塞而導(dǎo)致的尋呼失敗,波束分集是一種有效的解決方案。因此,可以考慮多個(gè)TRP之間的聯(lián)合傳輸(JT:?joint transmission)用于尋呼消息。為此,UE的尋呼時(shí)刻應(yīng)與所涉及的所有TRP的波束掃描定時(shí)相關(guān)聯(lián)。例如,在圖2中,TRP#1和TRP#2可以同時(shí)向UE發(fā)送相同的尋呼消息。即使來(lái)自TRP#1的波束被阻塞,TRP#2發(fā)送的波束也能成功地向UE發(fā)送尋呼消息。
關(guān)于所涉及的TRP中的JT,可以考慮相干和非相干JT。如果TRP間的相位信息可用,則優(yōu)選相干JT。否則,非相干JT方案,例如循環(huán)延遲分集(CDD:cyclic delay diversity)是可行的。從UE的角度來(lái)看,無(wú)論相干還是非相干,JT方案對(duì)被尋呼的UE是完全透明的,即它不知道發(fā)送其尋呼消息的TRP的數(shù)目和哪個(gè)TRP。它只是像往常一樣在PO到達(dá)時(shí)接收尋呼消息。