5G上行波束建立流程
NR支持兩種SRS的TX波束賦形,分別是UE將gNB透明Tx波束賦形器應(yīng)用于SRS(例如,UE確定每個(gè)SRS端口/資源的Tx波束),另一個(gè)是基于gNB指示,例如通過(guò)SRI。
在沒(méi)有波束對(duì)應(yīng)的情況下,需要U-1/U-2/U-3等上行波束管理(BM:beam management)流程來(lái)確定/細(xì)化UE Tx或gNB Rx波束。圖1給出了一個(gè)示例。如圖所示,第一步是通過(guò)P-1流程獲得UE Rx和gNB Tx波束和下行同步。如果UE側(cè)沒(méi)有波束對(duì)應(yīng),則無(wú)法從獲取的下行Rx波束推斷上行Tx波束。因此,需要U-1流程來(lái)選擇UE Tx和gNB Rx波束,其中同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)接入。確定上行傳輸?shù)某跏糡x波束后,可通過(guò)U-2和U-3流程進(jìn)一步細(xì)化UE Tx和gNB Rx波束。

通過(guò)波束通信,可以通過(guò)聯(lián)合上下行波束訓(xùn)練來(lái)減少信令開(kāi)銷(xiāo)和延遲,而不是僅依賴下行波束訓(xùn)練。例如,為了細(xì)化第一個(gè)gNB波束,然后細(xì)化UE波束,需要順序的P-2和P-3流程,并且需要單獨(dú)的配置,而P-2流程需要反饋,從而導(dǎo)致更大的時(shí)延和開(kāi)銷(xiāo)。相反,如果將P-2過(guò)程替換為U-2,如圖2所示,則P-2過(guò)程反饋的相關(guān)延遲/開(kāi)銷(xiāo)可以減少,因?yàn)閁-2過(guò)程不需要gNB向UE的反饋。此外,如果這種配置/觸發(fā)是由單個(gè)聯(lián)合指示而不是單獨(dú)的聯(lián)合指示完成的,則相關(guān)的信令開(kāi)銷(xiāo)可以進(jìn)一步減少。

在沒(méi)有波束對(duì)應(yīng)的情況下,需要上行波束訓(xùn)練來(lái)確定/細(xì)化UE Tx和/或gNB Rx波束。與U-2和U-3流程的單獨(dú)配置/觸發(fā)相比,通過(guò)組合在連續(xù)符號(hào)或時(shí)隙上執(zhí)行的順序U-2和U-3流程的配置/觸發(fā),可以抑制開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)延。這種聯(lián)合部署也可以解釋為U-1流程,但具有固定的波束掃描行為(即首先gNB改變,然后UE改變)。
圖3中提供了U-2和U-3聯(lián)合流程的圖示。通過(guò)聯(lián)合配置/觸發(fā),可首先通過(guò)U-2流程選擇最佳gNB Rx波束,然后通過(guò)U-3流程選擇與gNB側(cè)最佳Rx波束相對(duì)應(yīng)的最佳UE Tx波束,然后是所選UT Tx波束的下行反饋/指示。

上行波束訓(xùn)練可能由SRS傳輸進(jìn)行,這就涉及相關(guān)的配置、掃描行為和發(fā)射功率。
SRS配置可以有一個(gè)SRS資源設(shè)置,對(duì)應(yīng)于M>=1個(gè)SRS資源集,每個(gè)SRS資源集包括Jm>=1個(gè)SRS資源。一個(gè)Jm>=1個(gè)SRS資源集可以配置支持多個(gè)符號(hào)或時(shí)隙上的波束掃描,如圖4所示。這里與CSI-RS配置不同的是,SRS配置不需要報(bào)告設(shè)置。
至于詳細(xì)設(shè)置,除了CSI-RS配置約定的組件外,SRS配置還應(yīng)包括跳頻方法和Comb電平等其他組件。此外,觸發(fā)和SRS傳輸之間的時(shí)間偏移應(yīng)可配置,以支持靈活的上行波束訓(xùn)練。在極端情況下,當(dāng)SRS觸發(fā)和傳輸在同一時(shí)隙內(nèi)時(shí),時(shí)間偏移可能為零。

為了反映U-2/U-3流程,可以定義兩種類型的掃描行為:
Type 1:UE在分配給SRS的符號(hào)之間保持相同的Tx波束。
Type 2:UE對(duì)分配給SRS的符號(hào)使用不同的Tx波束。
其中,Type 1掃描可用于具有g(shù)NB Rx波束訓(xùn)練的U-2流程,而Type 2掃描可用于具有UE Tx波束訓(xùn)練的U-3流程。
為了獲得高靈活性,可以為每個(gè)SRS資源集明確指示波束掃描類型。為了減少開(kāi)銷(xiāo),波束掃描類型也可以通過(guò)與SRS資源集ID的預(yù)定義關(guān)聯(lián)來(lái)隱式指示。換句話說(shuō),通過(guò)接收SRS資源集ID,UE可以導(dǎo)出要假設(shè)的掃描行為。
為了促進(jìn)這兩種類型的掃描行為,SRS資源配置需要考慮不同的gNB/UE能力,例如波束掃描時(shí)延。例如,在gNB處預(yù)期的切換延遲較小的情況下,連續(xù)的OFDM符號(hào)可用于gNB波束掃描(即U-2流程),如圖5(a)所示。同時(shí),對(duì)于UE Tx波束掃描(即U-3流程),當(dāng)UE波束掃描延遲大于CP持續(xù)時(shí)間時(shí)(例如,對(duì)于480kHz子載波間隔,6.67%開(kāi)銷(xiāo)的CP長(zhǎng)度約為146ns),可以考慮分散在非連續(xù)符號(hào)上的SRS傳輸,其中,未使用的符號(hào)留給UE執(zhí)行波束切換,并允許其他用戶發(fā)送SRS。該示例如圖5(b)所示。

在波束級(jí)功控方面,在波束細(xì)化過(guò)程中,需要多個(gè)SRS傳輸來(lái)測(cè)量Tx/Rx波束。在UE Tx或gNB Rx波束掃描的一個(gè)周期內(nèi),SRS的發(fā)射功率應(yīng)保持不變,以便在候選波束之間進(jìn)行公平比較。具體值可由gNB配置(例如由RRC信令指示,或從要測(cè)量的波束對(duì)鏈路的上行功率控制參數(shù)中導(dǎo)出)或預(yù)定義。在此過(guò)程中,不超過(guò)UE能夠承受的最大發(fā)射功率。
按照約定,SRS傳輸支持UE確定的gNB透明(方案1)和gNB指示(方案2)波束賦形器。gNB應(yīng)根據(jù)UE的波束賦形和通信能力、信道條件等,確定每個(gè)UE使用的替代方案。
即使UE確定的SRS發(fā)射波束對(duì)gNB透明,gNB的一些指示仍然有助于UE選擇合適的波束。特別地,對(duì)于方案1,UE可以基于下行測(cè)量選擇最佳波束來(lái)發(fā)射SRS,因此發(fā)射的SRS將對(duì)UE側(cè)的阻塞和干擾變化更加魯棒。體地說(shuō),gNB可以向UE指示SRS Rx波束相關(guān)信息,并且UE獲得與SRS Rx波束相關(guān)的Tx波束子集,并選擇其中一個(gè)或多個(gè)用于發(fā)射SRS。值得一提的是,在這種情況下,當(dāng)波束對(duì)應(yīng)關(guān)系在gNB側(cè)保持時(shí),此gNB SRS Rx波束相關(guān)信息可以是抽象的波束對(duì)鏈路(BPL:beam pair link)索引或CRI。
然后,得出了gNB在Tx波束上明確指示UE使用的情況,不僅用于SRS,還用于PUCCH/PUSCH。
通過(guò)波束對(duì)應(yīng),從下行BM獲得的波束對(duì)鏈路(BPL)(即gNB和UE之間的波束賦形通信鏈路)可以重新用于上行傳輸。UE需要指示以了解要使用的BPL。這可以通過(guò)上下行中的RS之間的關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn),例如,通過(guò)要發(fā)送的PUSCH的DM-RS和先前發(fā)送的CSI-RS的相互QCL。當(dāng)指示這種關(guān)聯(lián)時(shí),UE知道用于CSI-RS接收的Rx波束應(yīng)用作DM-RS/PUSCH傳輸?shù)腡x波束。這種通過(guò)DL/UL波束關(guān)聯(lián)進(jìn)行UL傳輸?shù)牟ㄊ甘究梢詭椭档蚒L-BM/指示的信令/復(fù)雜性。如果用于傳輸調(diào)度許可的BPL也用于調(diào)度UL傳輸,則會(huì)限制調(diào)度靈活性。因此,對(duì)于UL波束指示,首選顯式信令。用于波束指示的DL和UL參考信號(hào)之間的可能關(guān)聯(lián)如下:
PUCCH/PUSCH 下行CSI-RS的上行SRS和DM-RS
由于下行CSI-RS主要表示下行BPL,因此應(yīng)該支持這種關(guān)聯(lián)來(lái)指示要用于上行SRS/DM-RS(從而PUCCH/PUSCH)傳輸?shù)腂PL。
PUCCH/PUSCH 下行DM-RS的上行SRS和DM-RS
由于下行DM-RS可能在空間上QCLed到下行CSI-RS,因此上行SRS/DM-RS可以直接與下行CSI-RS關(guān)聯(lián)。因此,不需要此關(guān)聯(lián)。
圖6提供了一個(gè)基于DL/UL波束關(guān)聯(lián)的UL波束指示示例。至于信令支持,PUCCH/PUSCH(例如與相關(guān)DM-RS)的波束指示可分別由MAC-CE/DCI完成。

由于其簡(jiǎn)單性,DL/UL波束關(guān)聯(lián)將限制DL和UL中的波束賦形增益相同。如果目標(biāo)是在小區(qū)邊緣的DL和UL中達(dá)到相同的峰值吞吐量,那么解決UL中較低發(fā)射功率限制的一種方法是提高UL中的波束賦形增益,這可能會(huì)高于DL。此外,當(dāng)涉及到?jīng)]有波束對(duì)應(yīng)的情況時(shí),所獲得的DL-bpl不能用作指示要用于UL傳輸?shù)腷pl的參考。為了解決這些問(wèn)題,還需要為UL傳輸提供單獨(dú)的波束管理/指示。
雖然它們針對(duì)不同的用例,但對(duì)于有和沒(méi)有DL/UL波束關(guān)聯(lián)的情況,用于UL傳輸?shù)牟ㄊ甘镜男帕罡袷娇赡苁浅R?jiàn)的,但在不同的場(chǎng)景中指的是不同的含義。當(dāng)利用DL/UL波束關(guān)聯(lián)時(shí),此類信令可以參考DL BPL或DL RS/SS資源/端口索引。當(dāng)未利用DL/UL波束關(guān)聯(lián)時(shí),此類信令可參考從UL BM建立的UL BPL或先前傳輸?shù)腢L RS/PRACH資源/端口索引。是否利用DL/UL波束關(guān)聯(lián)可能與波束對(duì)應(yīng)是否保持或是否執(zhí)行單獨(dú)的UL BM有關(guān)。