5G SSB鏈路預(yù)算分析
如果用6GHz以上的頻譜進(jìn)行5G建網(wǎng),SSB的鏈路預(yù)算能否滿足要求,傳輸SSB所需的EIRP值和所需的波束數(shù)是否有新要求。
協(xié)議對(duì)應(yīng)SS?burst set中SSB的最大數(shù)量L取決于載波頻率
對(duì)于頻率范圍類別#A(例如,0~6 GHz),數(shù)字(L)在L≤ 16
對(duì)于頻率范圍類別#B(例如,6~60GHz),數(shù)字L的范圍≤ 128
為了在城市微站環(huán)境中支持200米的站間距(ISD:inter-site distance),考慮到圖1所示的六角形網(wǎng)格布局,需要133米作為服務(wù)小區(qū)覆蓋。為了降低UE處用于小區(qū)間檢測(cè)/測(cè)量的實(shí)現(xiàn)負(fù)擔(dān),并幫助高移動(dòng)性UE實(shí)現(xiàn)無縫切換,SSB需要至少50%的覆蓋范圍。在這方面,假設(shè)200米是用于鏈路預(yù)算分析的SSB的覆蓋要求。

假設(shè)UE側(cè)有5 dBi小區(qū)增益,如果使用NUE天線單元來形成接收機(jī)波束賦形,則獲得Grx[dBi]天線增益
Grx?= 5 + 10log10(NUE) - LUE?[dBi]
LUE損耗至少包括天線元件和RF模塊之間的饋線損耗。假設(shè)UE側(cè)天線單元的最小數(shù)量為NUE=2,LUE=1 dB,那么將Grx=7 dBi天線增益應(yīng)用于UE側(cè)SSB的接收。
考慮Tx/Rx波束圖的孔徑視角與TRP和UE之間空間信道的AoD/AoA之間的失調(diào)。如果這種失調(diào)變大,則相應(yīng)的波束失配損失將更大。為了減少波束失配損失,可以使用更多的波束模式,但它們的孔徑視角差異需很小。例如,圖2顯示了波束失配損失高達(dá)3 dB的16 x 8陣列天線的波束圖設(shè)計(jì)示例。

表1顯示了兩個(gè)不同頻段28 GHz和39 GHz的鏈路預(yù)算分析。對(duì)于SSB的帶寬,目前有兩個(gè)候選34.6 MHz和69.1 MHz,預(yù)計(jì)NR可能支持其中一個(gè)或兩個(gè)用于SSB傳輸。根據(jù)表1中的鏈接預(yù)算分析,有如下結(jié)論:
在SS塊傳輸中,需要考慮約46.1-52.1dBm EIRP的傳輸,以支持NLoS信道條件下的UE,在城市微站環(huán)境下進(jìn)行ISD?200米小區(qū)規(guī)劃。

由于大多數(shù)UE往往位于室內(nèi),因此需要6 GHz以上的NR室外TRP來盡可能多地支持室內(nèi)UE,盡管圖3中顯示了巨大的O2I穿透損失。對(duì)于6 GHz以上的NR,在物理上可能無法支持具有NLoS信道條件和高損耗模型產(chǎn)生的O2I穿透損耗的小區(qū)邊緣UE。然而,為了最大限度地降低室內(nèi)TRP的部署成本,至少應(yīng)支持位于具有LoS信道條件且具有低損耗模型產(chǎn)生的O2I穿透損耗的建筑物中的UE,以便在城市微站環(huán)境中使用ISD 200米進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃。

假設(shè)室內(nèi)UE不需要室外gNB之間的小區(qū)間切換,SSB覆蓋要求與服務(wù)小區(qū)覆蓋133米相同。由于LoS信道條件,預(yù)計(jì)路徑損耗和陰影衰落裕度方面的損耗將減少約32 dB。然而,即使對(duì)于低損耗模型,由于巨大的O2I穿透損耗,對(duì)于28 GHz和39 GHz頻段,至少應(yīng)分別考慮29 dB和31 dB的額外損耗。從表2中的鏈接預(yù)算分析中,結(jié)論是:
在SSB傳輸中,需要考慮約43.5-51.4dBm EIRP,以支持LoS信道條件下的EIRP,在城市微站環(huán)境中ISD?200米小區(qū)規(guī)劃的O2I滲透損失。

通過假設(shè)天線單元增益6 dBi、波形PAPR 10 dB和交換損耗2 dB,提供了獲得60 dBm EIRP的示例設(shè)計(jì)。由于所有這些都是與實(shí)現(xiàn)特定選擇相關(guān)的可變參數(shù),因此最好假設(shè)這些參數(shù)的值在特定范圍內(nèi),例如,5–8 dBi天線單元增益和0–3交換損耗??紤]到給定示例值的這些變化,如果在用于GaAs/SiGe/CMOS技術(shù)的TXRU中分別有128/256/512個(gè)元素,則EIRP范圍為58–64 dBm。為了驗(yàn)證,將天線單元增益5–8 dBi和波形PAPR 10 dB的相同假設(shè)應(yīng)用于最新Tx功率值。然后,得到了256條射頻鏈的SiGe的EIRP范圍為59–62 dBm,這與表3中的范圍相似??紤]到天線和射頻鏈中每一半單元的EIRP降低6 dB,可以獲得以下EIRP范圍。

考慮到當(dāng)前最先進(jìn)的CMOS射頻集成電路實(shí)現(xiàn),每個(gè)TXRU最多可考慮128條射頻鏈,以獲得52 dBm左右的EIRP,用于傳輸SSB。假設(shè)8 x 16(=128)陣列天線的仰角半功率波束寬度為12度??紤]到30度作為仰角掃描范圍(即類似于LTE FD-MIMO),需要大約4個(gè)波束以3 dB波束寬度覆蓋仰角掃描范圍,如圖2所示。考慮到120度作為方位掃描范圍,大約需要16個(gè)波束來覆蓋方位掃描范圍,如圖2所示。就此而言,用于傳輸SSB的所需波束數(shù)量應(yīng)至少為4 x 16=64。
而SS?burst set結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵問題是如何在SS?burst set中映射SSB,以及如何在NR時(shí)隙中映射SSB。解決此問題的一種方法是在SS?burst set中選擇多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行SSB映射,并在所選時(shí)隙中映射一個(gè)或多個(gè)SSB。但是由于SSB需要的符號(hào)數(shù)量與時(shí)隙中定義的符號(hào)數(shù)量之間的差異,一些資源可能會(huì)留在這些時(shí)隙中。因此,為了合并左邊的資源,需要考慮在一些連續(xù)時(shí)隙內(nèi)映射多個(gè)連續(xù)SSB的特殊設(shè)計(jì),其中可以跨時(shí)隙邊界映射SSB。示例如圖4所示。X個(gè)連續(xù)的SSB作為一個(gè)單元映射到Y(jié)個(gè)連續(xù)的時(shí)隙中,并且一個(gè)SS?burst set包含多個(gè)這樣的單元。將分散的部分資源合并為一個(gè)整體以供使用并減少開銷是有益的。
