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5G 多波束下如何确保寻呼成功

在基于多波束的覆盖中,当对信号(或信道)应用波束扫描时,信号(信道)在多个波束上发射/接收,这些波束在有限时间内的多个时间实例上,然而,波束扫描在多个方面带来了新的挑战,如初始接入、寻呼、RRM测量等。

在6Ghz以上频谱的信道模型中已经得到了很好的研究,高频传输在传输过程中遭受了极其严重的路径损耗。为了扩展其传输距离,通常在发射端和接收端都部署大量的天线阵列,即大规模MIM,它们可以产生显著的波束赋形增益并补偿严重的衰减。

对于数据传输,可以在发送/接收点(TRP:transmission/reception point)处采用UE特定的波束赋形来将功率集中到期望的方向。而对于普通信道和信号,情况并非如此。为了保证其覆盖范围,提出了基于多波束和单波束的方案。作为一种基于多波束的技术,波束扫描技术越来越受到人们的关注,它能够以时分复用的方式对给定的空间区域进行有效的覆盖。

另一方面,在传统LTE系统中,寻呼帧(PF: paging frame)是根据

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然而,独立的波束扫描timing和寻呼timing将产生相当严重的问题。如果在一个PO的持续时间内完成了一个完整的波束扫描周期,例如使用不同OFDM符号中的不同波束重复地发送相同的寻呼消息,无疑地,这将引入沉重的开销,并且实质上消除能够承载寻呼消息的有效资源(例如一个符号),从而降低寻呼容量,例如,要同时寻呼的UE的数目。更糟糕的是,每个UE都必须对其PO中所有可能的波束和符号进行盲解码,这势必增加UE侧的计算复杂度和功耗。从这个意义上说,有必要增强当前的寻呼约定,以降低开销和所有波束的无盲解码。

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或者,在每个子帧仅一个波束的情况下,例如对于PDSCH,TRP可能在其PO到达时将其波束转向远离期望UE。UE可能无法成功接收其寻呼消息,如图1所示。当且仅当服务TRP在其PO到达时向UE调谐波束时,UE才能成功解码其寻呼消息。实质上,UE的寻呼周期被延长,因此UE不能及时从DRX状态减弱。

实际上,为了避免波束偏离所需UE,一个有效的解决方案是将TRP特定波束扫描的定时与UE特定寻呼的定时相关联。这样,TRP总是能够将其波束调谐到在其PO到达时被寻呼的UE。显然,重要的先决条件是使UE的服务TRP理解UE的位置或至少波束偏好。为此,可以考虑多种方法,例如UE可以在上行链路中发送参考信号,以便于TRP获得关于UE的位置或波束偏好的内容。

除了严重的传播损耗外,高频传输也受到严重的阻塞。对于给定UE,尽管其服务TRP在其PO到达时将波束转向它,但是在UE和其服务TRP之间存在阻塞的情况下,UE仍然可能不成功地接收其寻呼消息。图2给出了一个示例。在一个超级小区的覆盖范围内,总共有三个TRP。给定一个UE,当其PO到达时,其服务TRP,即TRP#1将其波束调谐到UE。不幸的是,在TRP#1和UE之间有一条正在运行的汽车。在这种情况下,承载UE的寻呼消息的波束被汽车阻塞,并且发生寻呼失败。

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为了缓解由于阻塞而导致的寻呼失败,波束分集是一种有效的解决方案。因此,可以考虑多个TRP之间的联合传输(JT: joint transmission)用于寻呼消息。为此,UE的寻呼时刻应与所涉及的所有TRP的波束扫描定时相关联。例如,在图2中,TRP#1和TRP#2可以同时向UE发送相同的寻呼消息。即使来自TRP#1的波束被阻塞,TRP#2发送的波束也能成功地向UE发送寻呼消息。

关于所涉及的TRP中的JT,可以考虑相干和非相干JT。如果TRP间的相位信息可用,则优选相干JT。否则,非相干JT方案,例如循环延迟分集(CDD:cyclic delay diversity)是可行的。从UE的角度来看,无论相干还是非相干,JT方案对被寻呼的UE是完全透明的,即它不知道发送其寻呼消息的TRP的数目和哪个TRP。它只是像往常一样在PO到达时接收寻呼消息。

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