如何降低5G尋呼開銷?
對(duì)于5G尋呼,有以下選項(xiàng):
選項(xiàng)1:Paging?DCI,然后尋呼消息,兩個(gè)動(dòng)作可以不連續(xù)
選項(xiàng)2:Paging group indicator觸發(fā)UE反饋和Paging?DCI,然后是尋呼消息
選項(xiàng)3:Paging group indicator和Paging?DCI,然后是尋呼消息
選項(xiàng)4:Paging?DCI表示使用選項(xiàng)1或2。
在上述NR尋呼機(jī)制的候選方案中,選項(xiàng)1是已經(jīng)商定的基線解決方案,類似于LTE的基線解決方案。選項(xiàng)2、3和4是選項(xiàng)1之上的可能增強(qiáng),在基線尋呼過程之前引入尋呼指示過程。paging group indicator可能是DCI信令,或一些其他現(xiàn)有或新的物理層信號(hào)。選項(xiàng)2和4在發(fā)送 group indicator后還需要UE反饋,例如作為波束報(bào)告,以幫助gNB選擇合適的波束進(jìn)行尋呼,以減少尋呼的波束掃描開銷。
可以減少的開銷在很大程度上取決于系統(tǒng)中使用的波束數(shù)量和要在波束之間尋呼的ue的分布。如果僅部署一個(gè)或兩個(gè)波束,例如在低于6 GHz的系統(tǒng)中,則預(yù)期增益很小。如果尋呼UE均勻分布在波束之間,最終承載尋呼DCI和消息的波束數(shù)量將永遠(yuǎn)不會(huì)減少。此外,paging group indicator本身應(yīng)該在所有波束之間掃描,這不可避免地增加了上述場(chǎng)景中的下行開銷。因此,波束報(bào)告機(jī)制僅在使用了大量波束的一些特殊場(chǎng)景中可以減少波束掃描開銷,但是由于某些原因,所有尋呼UE都聚集在這些波束中的少數(shù)。這種情況似乎是不尋常的。另一種可能的場(chǎng)景是在一個(gè)小區(qū)中尋呼,該小區(qū)只有很少的UE。然而,在這種情況下,尋呼信號(hào)開銷是否是一個(gè)重要問題值得懷疑,尤其是與下面要討論的其他問題相比。
另一個(gè)問題是,額外的波束報(bào)告機(jī)制需要來自空閑和非活動(dòng)UE的上行傳輸,其中無法進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)間對(duì)齊。重用PRACH似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案。然而,如果用于波束報(bào)告的PRACH資源與用于隨機(jī)接入的PRACH資源多路復(fù)用,則gNB可能無法區(qū)分它們。如果分配的專用前導(dǎo)碼類似于無競(jìng)爭(zhēng)情況,則隨機(jī)接入沖突可能不可避免地增加。如果為波束報(bào)告目的分配了專用PRACH資源,則上行PRACH開銷可能會(huì)顯著增加,因?yàn)樾枰獮椴煌慕邮詹ㄊA舳鄠€(gè)PRACH資源。
此外,beam報(bào)告可能不夠可靠。例如,由于UE阻塞或開環(huán)功控不足,報(bào)告可能不幸失敗。因此,gNB可能錯(cuò)誤地假設(shè)在該特定波束下沒有要尋呼的UE,從而導(dǎo)致更高的尋呼失敗率。如果采用類似于功率斜坡的機(jī)制,則端到端延遲將顯著增加,這是不可取的。
另一方面,除了尋呼信令開銷問題外,UE功耗也是應(yīng)該考慮的一個(gè)重要方面。額外的波束報(bào)告以及潛在的功率斜坡程序顯著增加了UE的功耗。一旦同一組UE接收到group indicator,所有UE都必須發(fā)送波束報(bào)告信號(hào),而在大多數(shù)情況下,只有少數(shù)UE或甚至沒有UE最終被尋呼。不幸的是,從UE的角度來看,這只是浪費(fèi)能源。
另一方面,為了節(jié)能,可以在尋呼DCI之前引入group wake up indicator(即選項(xiàng)3)。當(dāng)檢測(cè)到特定的wake up indicator時(shí),UE只需要監(jiān)視后續(xù)尋呼時(shí)機(jī)。這樣的喚醒機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)尋呼監(jiān)測(cè)的提前終止,因此對(duì)于UE來說,消除尋呼監(jiān)測(cè)中的大量不必要功耗是可取的。
對(duì)于該wake up indicator,應(yīng)考慮一些細(xì)節(jié)問題。
首先,要設(shè)計(jì)好group wake up indicator的信道結(jié)構(gòu)。一種選擇是引入通用DCI。雖然該選項(xiàng)可能對(duì)規(guī)范的影響較小,但盲檢和解碼過程的復(fù)雜性可能高于可接受水平,并最終限制了可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能增益。另一種選擇是引入新的物理層信號(hào),即指示序列。預(yù)計(jì)該信號(hào)的檢測(cè)和解碼的復(fù)雜度應(yīng)盡可能低,同時(shí)努力實(shí)現(xiàn)足夠低的漏檢率和誤報(bào)率。
其次,還應(yīng)考慮長(zhǎng)時(shí)間DRX睡眠后的時(shí)間和頻率同步。希望利用SSB在空閑狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)時(shí)間/頻率同步。然而,這也意味著UE需要在DRX周期中頻繁喚醒以與SSB同步,這導(dǎo)致空閑狀態(tài)下的大量功耗。此外,SSB以5ms burst set傳輸,產(chǎn)生了長(zhǎng)的同步接收時(shí)間。因此,從UE節(jié)能的角度來看,在從DRX喚醒后,需要有額外的信號(hào)來輔助同步。始終領(lǐng)先于尋呼場(chǎng)合的group wake up indicator序列似乎是實(shí)現(xiàn)此目的的完美選擇。
除了基本的尋呼框架外,還有一些細(xì)節(jié)問題需要解決。
首先,在LTE中,定義了指示可用于尋呼場(chǎng)合的子幀子集的固定子幀模式。它使UE能夠在從DRX喚醒時(shí)僅監(jiān)視預(yù)定義位置中用于尋呼指示的子幀的子集,這有利于UE降低功耗。盡管這種機(jī)制有利于NR,但應(yīng)注意,規(guī)范中預(yù)定義的子幀模式不向前兼容,甚至不可能用于TDD部署,因?yàn)闀r(shí)隙的傳輸方向可以半靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地改變。因此,應(yīng)研究向UE通知可能發(fā)生尋呼的可用時(shí)域資源(例如時(shí)隙或符號(hào))的機(jī)制。假設(shè)支持更高層信令來為NR進(jìn)行上下行傳輸方向的半靜態(tài)分配(例如位圖模式),那么在更高層信令中將尋呼消息的模式分配放在一起似乎很自然。另一種解決方案可能是,與SFI類似,從組公共PDCCH發(fā)送的指示宣布可以將時(shí)隙用于尋呼。然而,它因此要求UE在DRX周期中監(jiān)測(cè)尋呼之前定期獲取組公共PDCCH。這種額外的功耗是不可取的。
此外,在LTE中,用于尋呼的子幀模式可以是一到四個(gè)子幀??紤]到NR支持靈活的numerology,在一個(gè)無線幀中最多四次尋呼可能并不總是滿足各種部署下的要求。因此,尋呼次數(shù)也應(yīng)該是可配置的。
其次,應(yīng)該定義調(diào)度尋呼的DCI。重用LTE行為是合理的,即特定的P-RNTI加擾表示尋呼指示的DCI的CRC,而實(shí)際尋呼消息在該DCI分配的PDSCH中傳輸。如果尋呼僅用于通知目的,則它只能是大約8位,甚至比調(diào)度DCI小得多。LTE eMTC中的直接指示信息表示,已經(jīng)支持在LTE的DCI中攜帶該信息。NR中也可以合理支持這種特性,以消除尋呼的PDSCH開銷,并避免尋呼的PDSCH的波束掃描。此外,處于RRC_CONNECTED狀態(tài)的UE可以直接從尋呼DCI感知系統(tǒng)信息修改或ETW/CMA的通知,而無需解碼尋呼消息的PDSCH。
在多波束部署中,已經(jīng)同意支持波束掃描進(jìn)行尋呼傳輸。尋呼DCI的共享CORESET可能只是簡(jiǎn)單地共享相同的RMSI的CORESET。問題是,為RMSI配置的協(xié)復(fù)位可能沒有足夠的空間用于其他傳輸,特別是在小信道帶寬下??紤]到必要的尋呼配置,如DRX周期、時(shí)域資源等。在RMSI中廣播,那么用于尋呼的RMSI配置自然也是RMSI中尋呼配置的一部分。注意,通過這種方式,仍然可以配置UE以在RMSI的CORESET中監(jiān)視尋呼DCI,這對(duì)于某些情況很有用,比如small cell,其中信道質(zhì)量足夠好。在這種情況下,不需要公共DCI的高聚合級(jí)別,因此為公共DCI(例如RMSI、尋呼、RAR等)共享相同的CORESET。
在一個(gè)寬載波內(nèi)可以傳輸多個(gè)SSB??臻e和非活動(dòng)模式ue可能只能集中在與SSB傳輸相關(guān)的頻率子帶上,并從系統(tǒng)的角度監(jiān)視限制在該頻率子帶或所述BWP內(nèi)的CORESET。然而,值得注意的是,網(wǎng)絡(luò)并不知道UE所占用的實(shí)際BWP;因此,網(wǎng)絡(luò)必須將尋呼消息廣播到所有包含SSB傳輸?shù)腂WP,并進(jìn)一步增加尋呼信令開銷的成本。
當(dāng)然,這個(gè)機(jī)制也可以得到增強(qiáng)。假設(shè)UE只集中在一個(gè)BWP,到該UE的尋呼消息目標(biāo)應(yīng)該只在該特定BWP傳輸。這種增強(qiáng)代替在寬載波的每個(gè)BWP廣播尋呼消息,可以與配置的BWP的數(shù)量成比例減少尋呼信令開銷。

圖1說明了一個(gè)例子,其中配置了兩個(gè)PB(BWP#2和#5)。一些UE(UE1、UE2)在BWP#5上醒來以監(jiān)視它們的尋呼消息,而其他UE(UE3、UE4)則停留在另一個(gè)BWP(即BWP#2)上以監(jiān)視它們的尋呼消息。UE根據(jù)從其IMSI派生出的哈希函數(shù)來選擇PB。因此,網(wǎng)絡(luò)知道UE駐留上的潛在BWP,并能夠?qū)檫@些UE專用的尋呼消息發(fā)送到駐留上的特定BWP。
這種增強(qiáng)還可以增加使用現(xiàn)有的尋呼消息格式為每個(gè)運(yùn)營(yíng)商尋呼的總量??梢?/span>尋呼的UE總數(shù)與配置的PB數(shù)量成比例增加。
為了避免尋呼傳輸?shù)牟ㄊ鴴呙?,SFN傳輸可以降低尋呼的開銷,并可能在小區(qū)邊緣獲得更好的性能。然而,仍有幾個(gè)問題需要考慮。
時(shí)頻跟蹤
長(zhǎng)時(shí)間DRX睡眠后的時(shí)間和頻率同步是不可避免的,SSB可以作為時(shí)間和頻率參考。如果以SFN的方式傳輸尋呼,則時(shí)間和頻率跟蹤參考信號(hào)也應(yīng)以這種方式傳輸。然而,SFN傳輸對(duì)于SSB是不可行的,其中PSS、SSS、PBCH和PBCH-DMRS以特定于小區(qū)的方式初始化或加擾,因此UE不能假定SSB和尋呼之間的QCL。在這種情況下,在尋呼接收前與NR-SS同步不能幫助喚醒UE,這可能會(huì)導(dǎo)致尋呼DCI和尋呼消息的性能損失。
尋呼CORESET
如果將SFN用于尋呼傳輸,則該SFN傳輸自然也用于尋呼DCI;否則,SFN增益將不可避免地受到限制.
DMRS設(shè)計(jì)
在LTE中,PMCH以SFN的方式傳輸,除了小區(qū)特定的參考信號(hào)(CRS)外,還專門為PMCH設(shè)計(jì)了MBSFN參考信號(hào)(即port 4)。MBSFN-RS與CRS的不同之處在于RS模式和RS序列初始化兩個(gè)方面。
同樣,在NR中,這兩個(gè)方面可能仍然需要考慮,具體討論如下。
首先,如果從多個(gè)傳輸點(diǎn)傳輸相同的信號(hào),與單點(diǎn)傳輸信道相比,該SFN信道的延遲擴(kuò)展會(huì)很大,從而降低頻域的信道相關(guān)性。此外,頻率偏移是獨(dú)立的,這將降低時(shí)域上的信道相關(guān)性,似乎很難校準(zhǔn)SFN區(qū)域內(nèi)的頻率偏移。因此,在頻域和時(shí)域的SFN-RS應(yīng)該足夠密集,以方便更準(zhǔn)確的信道估計(jì)。從RS密度的角度來看,Type I?PDSCH DMRS模式,其設(shè)計(jì)適用于1/2密度的廣播和多播傳輸,似乎適用于SFN傳輸。然而,PDCCH DMRS的密度僅為1/4.
其次,SFN-RS序列應(yīng)該用NIDSFN而不是cell ID進(jìn)行初始化,以確保從不同的TP傳輸?shù)南嗤男盘?hào)/RS。
CP長(zhǎng)度/paging numerology
SFN信道會(huì)導(dǎo)致較大的延遲擴(kuò)展,如果不能覆蓋延遲擴(kuò)展,正常的CP長(zhǎng)度可能不夠。與LTE PMCH類似,擴(kuò)展的CP可能需要用于SFN傳輸。
擴(kuò)展CP僅定義為60 kHz?SCS?;诋?dāng)前的協(xié)議,使用擴(kuò)展的CP來傳輸尋呼似乎是不可行的。
尋呼物理通道
與DMRS序列設(shè)計(jì)中考慮的類似,尋呼DCI和尋呼消息不應(yīng)該與cell ID相關(guān)進(jìn)行加擾,確保從多個(gè)TP傳輸?shù)南嗤盘?hào)。