TW202333537A - 新無線電系統的自適應波束管理/同步方法 - Google Patents

新無線電系統的自適應波束管理/同步方法 Download PDF

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Abstract

提出了一種在導頻污染較低時使用主同步信號 (PSS) 執行波束管理 (BM) 和/或同步 (Sync) 以提高系統性能的方法。UE首先根據不同的網絡部署場景（network deployment scenario）確定同步信號塊(SSB)的PSS上的導頻污染（pilot contamination）等級。然後，UE 通過動態調整 PSS 上的導頻污染等級來自適應地執行 BM 和/或 Sync。 如果導頻污染等級高，則UE遵循3符號模式，例如，僅使用PBCH0、SSS和PBCH2符號來執行BM和/或Sync。 否則，如果導頻污染等級低，則UE遵循4符號模式，例如，使用PSS作為BM或Sync的額外符號以提高系統性能。

Description

新無線電系統的自適應波束管理/同步方法
所公開的實施例總體上涉及無線通信，並且更具體地涉及一種用於在 5G 新無線電 (NR) 蜂窩通信網絡中進行自適應波束管理和同步的方法。
多年來，無線通信網絡呈指數增長。長期演進 (LTE) 系統提供高峰值數據速率、低延遲、改進的系統容量以及簡化的網絡架構帶來的低運營成本。 LTE 系統，也稱為 4G 系統，還提供與舊無線網絡（例如 GSM、CDMA 和通用移動電信系統 (UMTS)）的無縫集成。在LTE系統中，演進的通用陸地無線電接入網絡(E-UTRAN)包括多個演進的Node-B(eNodeB或eNB)，其與多個移動台(稱為用戶設備(UE))通信。第三代合作夥伴項目 (3GPP) 網絡通常包括 2G/3G/4G 系統的混合體。下一代移動網絡 (NGMN) 委員會已決定將未來 NGMN 活動的重點放在定義 5G 新無線電 (NR) 系統的端到端要求上。在 5G NR 中，基站也稱為 gNodeB 或 gNB。
5G NR 的頻帶被分成兩個不同的頻率範圍。頻率範圍 1 (FR1) 包括低於 6GHz 的頻段，其中一些是以前標準傳統上使用的頻段，但已經擴展到涵蓋從410MHz 到7125MHz 的潛在新頻譜產品。頻率範圍 2 (FR2) 包括從 24.25GHz 到 71.0GHz 的頻段。在此毫米波 (mmWave) 範圍內，FR2 中的頻段具有比 FR1 中的頻段更短的傳播範圍，但可用帶寬更高。為了補償 5G 毫米波系統中的高傳播損耗，UE 通常配備多個天線以實現波束成形。對於下行鏈路數據接收，UE 需要波束管理 (BM)、同步（時間和頻率）以及參考信號的準確第 1 層 (L1) 測量。
與LTE一樣，5G NR中的主同步信號(PSS，primary synchronization signal)和輔同步信號(SSS，secondary synchronization signal)代表物理小區標識(PCI)，物理廣播信道(PBCH，Physical broadcast channel)攜帶主信息塊(MIB，master information block)。5G NR中的SS塊（SSB，SS Block）代表同步信號塊，它參考同步信號（PSS/SSS）和PBCH塊，因為同步信號和PBCH信道被打包為一個塊。SSB 週期性傳輸，每個 SSB 突發包含 PSS/SSS 和 PBCH。具體地，具有四個OFDM符號(PSS、PBCH0、SSS、PBCH2)的SSB是在UE處執行波束管理(BM，beam management)和同步(Sync，synchronization)的良好參考信號。在傳統的基於 SSB 的 BM 和 Sync 中，UE 僅使用 PBCH0、SSS 和 PBCH2，因為 PSS 可能會受到導頻污染（pilot contamination）。 使用 PSS（當其導頻污染較低時）作為 UE 處 BM 和 Sync 的一個額外符號可以提高系統性能。 需尋求解決方案。
提出了一種在其導頻污染低時使用主同步信號(PSS)執行波束管理(BM)和/或同步(Sync)以提高系統性能的方法。 UE首先根據不同的網絡部署場景確定同步信號塊(SSB)的PSS上的導頻污染等級。然後，UE 通過動態調整 PSS 上的導頻污染等級來自適應地執行 BM 或 Sync。如果導頻污染等級高，則UE遵循3符號模式，例如，僅使用PBCH0、SSS和PBCH2符號來執行BM或Sync。否則，如果導頻污染等級低，則UE遵循4符號模式，例如，使用PSS作為BM或Sync的額外符號以提高系統性能。
在一個實施例中，UE監視來自移動通信網絡中的服務小區和相鄰小區的同步信號塊（SSB)傳輸，其中每個SSB傳輸包括主同步信號（PSS)、輔同步信號（SSS) 和物理廣播信道 (PBCH)。 UE 確定服務小區 PSS 上的導頻污染等級。當導頻污染等級高於閾值時，UE使用第一BM模式執行波束管理(BM)。 當導頻污染等級低於或等於閾值時，UE使用第二BM模式執行波束管理。
在另一個實施例中，UE監視來自移動通信網絡中的服務小區和相鄰小區的同步信號塊（SSB)傳輸，其中每個SSB傳輸包括主同步信號（PSS)、輔同步信號（SSS) 和物理廣播信道 (PBCH)。UE 確定服務小區 PSS 上的導頻污染等級。 當導頻污染等級高於閾值時，UE使用第一SYNC模式執行同步（SYNC）。 當導頻污染等級低於或等於閾值時，UE使用第二SYNC模式執行同步。
在下面的詳細描述中描述了其他實施例和優點。該概述並不旨在定義本發明。本發明由請求保護範圍限定。
現在將詳細參考本發明的一些實施例，其示例在附圖中示出。
第1圖說明了根據本發明的使用同步信號塊 (SSB) 支持波束管理和同步的示例性 5G 新無線電 (NR) 網絡 100。 5G NR 網絡 100 包括用戶設備 (UE) 101 和多個基站，包括服務基站 gNB 102。UE 101 通信連接到服務 gNB 102，後者使用無線電接入技術 (RAT) 提供無線電接入（例如，5G NR 技術）。 UE 101可以是智能手機、可穿戴設備、物聯網(IoT)設備和平板電腦等。可選地，UE 101可以是筆記本(NB)或個人計算機(PC)，插入或安裝有數據卡，包括調製解調器和 RF 收發器，以提供無線通信功能。為了補償 5G 毫米波系統中的高傳播損耗，UE 通常配備多個天線以實現波束成形。對於下行鏈路 (DL) 數據接收，UE 需要波束管理 (BM)、同步 (Sync) 和參考信號的準確 L1 測量。
與LTE一樣，5G NR中的主同步信號(PSS)和輔同步信號(SSS)代表物理小區標識(PCI)，物理廣播信道(PBCH)攜帶主信息塊(MIB)。5G NR中的SS 塊（SSB）代表同步信號塊，它指的是同步信號（PSS/SSS）和PBCH塊，因為同步信號和PBCH信道被打包為一個塊。SSB 週期性傳輸，每個 SSB 突發包含 PSS/SSS 和 PBCH。 具體來說，具有四個OFDM符號（PSS、PBCH0、SSS、PBCH2）的SSB是UE進行BM和Sync的良好參考信號。 在傳統的基於SSB的BM和Sync中，UE僅利用PBCH0、SSS和PBCH2來執行BM或Sync（如110所示），因為PSS可能遭受導頻污染。使用PSS(當其導頻污染較低時)作為BM或Sync(如120所示)的一個額外符號可以提高系統性能。
根據一個新穎的方面，為了提高系統性能，提出了一種在導頻污染低時使用主同步信號（PSS)執行波束管理（BM)和同步（Sync)的方法。在第1圖的示例中，UE 101首先根據不同的網絡部署場景確定PSS上的導頻污染等級。 UE 101然後可以通過動態調整到PSS上的導頻污染等級來自適應地執行BM和/或Sync。 如果導頻污染等級高，則UE 101遵循3符號模式，例如，僅使用PBCH0、SSS和PBCH2符號來執行BM或Sync。否則，如果導頻污染等級低，則UE 101遵循4符號模式，例如，使用PSS作為BM或Sync的額外符號以提高系統性能。
第2圖示出了無線設備的簡化框圖，例如 5G NR 網絡 200 中根據本發明的實施例的 UE 201 和 gNB 211。gNB 211 具有天線 215，其發送和接收無線電信號，RF收發器模塊214，與天線215耦合，接收來自天線215的RF信號，將它們轉換為基帶信號並將它們發送給處理器213。RF收發器214還轉換從處理器213接收到的基帶信號，將它們轉換為 RF信號，並發送到天線215。處理器213處理接收到的基帶信號並調用不同的功能模塊來執行gNB 211中的特徵。儲存器212儲存程序指令和數據220以控制gNB 211的操作。在第2圖的示例中，gNB 211還包括協議棧（protocol stack）280和一組控制功能模塊和電路290。協議棧280可以包括非接入層(NAS)層以與AMF/SMF通信 /連接到核心網的MME實體、用於高層配置和控制的無線電資源控制（RRC）層、分組數據匯聚協議/無線電鏈路控制（PDCP / RLC）層、媒體訪問控制 (MAC) 層和物理 (PHY) 層。 在一個示例中，控制功能模塊和電路290包括用於為UE配置測量報告和激活集（measurements report and active set）的配置/控制電路291，用於在切換決定時向UE發送小區切換的切換處理電路，以及控制進程的調度電路（SCHEDULE）292。
類似地，UE 201具有儲存器202、處理器203和RF收發模塊204。RF收發模塊204與天線205耦合，接收來自天線205的RF信號，並將其轉換為基帶信號，以及發送給處理器203。射頻收發器204還將接收到的來自處理器203的基帶信號進行轉換，轉換為射頻信號，發送給天線205。處理器203對接收到的基帶信號進行處理，調用不同的功能模塊和電路以執行UE 201中的特徵。儲存器202儲存數據和程序指令210以由處理器203執行以控制UE 201的操作。合適的處理器例如包括專用處理器、數字信號 處理器 (DSP)、多個微處理器、一個或多個與 DSP 內核關聯的微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路 (ASIC)、文件程序 門陣列 (FPGA) 電路和其他類型的集成電路 (IC) 和/或狀態機。 與軟體相關聯的處理器可用於實現和配置UE 201的特徵。
UE 201還包括協議棧260和一組控制功能模塊和電路270。協議棧260可以包括用於與連接到核心網絡的AMF/SMF/MME實體通信的NAS層、用於高層配置和控制的RRC層、PDCP/RLC 層、MAC 層和 PHY 層。 控制功能模塊和電路270可以通過軟體、靭體、硬體和/或其組合來實現和配置。控制功能模塊和電路270在由處理器203經由包含在儲存器202中的程序指令執行時相互配合以允許UE 201在網絡中執行實施例和功能任務和特徵。在一個示例中，控制功能模塊和電路270包括用於獲取測量和配置信息並控制相應操作的配置/控制電路271、用於執行DL和UL波束管理的波束管理電路272、以及用於基於從網絡接收到的配置執行同步功能的同步處理電路273。
第3圖示出了在各種網絡部署場景下來自不同小區的SSB的SSB生成和關聯。同步信號/PBCH 塊 (SSB) 由 PSS、SSS 和 PBCH 組成。UE 還可以使用同步信號進行 RSRP/RSRQ 和 SNR L1 測量。此外，5G NR 中使用波束管理 (BM) 程序來獲取和維護一組波束，以確保 gNB 和 UE 波束對齊以進行數據通信。具體來說，SSB中封裝了4個OFDM符號（PSS、PBCH0、SSS、PBCH2），供UE使用全部或部分符號進行BM和Sync。每個基站和服務/相鄰小區根據物理小區 ID (NID CELL) 和 SSB 索引 (SBI) 生成自己的 SSB。服務小區和鄰區的服務基站和鄰區基站發送的單邊帶可能存在相關性。 根據網絡部署，相關性也不同。
對於PSS生成，PSS的值取決於扇區小區 ，因此PSS只有三個序列可供選擇； 對於SSS的生成，SSS的順序取決於復合小區ID ，因此SSS有336個序列可供選擇； 對於 PBCH 生成，PBCH-DMRS 的序列取決於 SSB 索引和物理小區 ID，其中 SSB 索引決定其加擾序列，物理小區 ID 決定其頻率位置。 如第3圖所示，PSS 上的導頻污染等級因此取決於網絡部署場景。 在更密集的網絡部署的示例中， 如第3(a) 圖所示，相鄰小區很可能使用與服務小區相同的PSS。 因此，服務小區的PSS可能遭受導頻污染。 作為比較，在較稀疏部署的示例中，如第3(b) 圖所示，相鄰小區和服務小區很可能使用不同的PSS。當服務小區的PSS被相鄰小區污染時，使用PSS進行BM和Sync是不可靠的。相反，如果服務小區的 PSS 沒有導頻污染，它可以用作 BM 和 Sync 的額外符號以提高性能，例如，提高 BM 的魯棒性和 Sync 的準確性。
第4圖圖示了基於PSS上的導頻污染等級執行基於SSB的波束管理和同步的實施例，其中每個SSB傳輸具有四個OFDM符號（PSS、PBCH0、SSS、PBCH2）。在步驟410中，UE監測來自服務小區和相鄰小區的SSB傳輸。 在步驟411中，UE確定來自相鄰小區的PSS上的導頻污染。 在步驟412中，UE檢查PSS上的污染是否低於預定閾值。 如果答案為假，則UE進行到步驟413，並通過使用PBCH0、SSS和PSCH2三個符號來執行波束管理和/或同步，以避免PSS上潛在的導頻污染。 如果答案為真，則UE進行到步驟414，並通過使用PSS、PBCH0、SSS和PBCH2所有四個符號來執行波束管理和/或同步，以提高系統性能。因此，自適應 BM 和同步可以通過首先檢測 PSS 上的導頻污染然後執行基於 3 符號的 BM/Sync（以避免 PSS 污染）或基於 4 符號的 BM/Sync（以實現更好的信道測量和 估計）動態適應網絡環境。
第5圖圖示了確定PSS上的導頻污染等級的實施例。 UE 首先監視來自服務小區和相鄰小區的 SSB 傳輸。然後，UE 從接收到的服務小區和相鄰小區的 SSB 中解碼小區 ID 和 SBI。在步驟511中，UE找到具有與服務小區的PSS相同的PSS的相鄰小區。 在步驟512中，UE檢查是否存在至少一個具有與服務小區相同的PSS的相鄰小區。 如果答案為假（沒有相鄰小區具有相同的 PSS），則在 513，UE 得出 PSS 上的導頻污染低的結論。如果答案為真，則 UE 繼續執行步驟 521。
在步驟521中，在具有相同PSS的相鄰小區內，UE找到具有與來自服務小區的目標SBI相似的到達定時(例如，在CP長度內)的SBI，即所述相鄰小區的SSB到達定時在距服務小區的目標SSB的到達定時的時間窗內。 在步驟522中，UE檢查是否找到至少一個SBI。如果答案為假（沒有相鄰小區具有與服務小區的目標SBI具有相似到達定時的SBI），則在步驟523中，UE得出PSS上的導頻污染低的結論。如果答案為真，則 UE 繼續執行步驟 531。
在步驟531中，對於該SBI，UE在相鄰小區中找到最高信號強度/質量（SNR/RSRP)，表示為SNRNC和RSRPNC。在步驟532中，UE計算服務小區和相鄰小區之間的SNR/RSRP差異，表示為(SNRSC-SNRNC)和(RSRPSC-RSRPNC)。在步驟533中，UE確定服務小區和相鄰小區之間的信號強度/質量差異是否大於預定閾值(TH)，例如，UE確定是否(SNRSC-SNRNC)＞TH和(RSRPSC-RSRPNC)＞TH。 如果答案為真，則 UE 斷定 PSS 上的污染很低（步驟 534）。 否則，UE確定PSS上的污染不低(步驟535)。
第6圖是根據一個新穎方面的當導頻污染低時使用PSS執行波束管理(BM)的方法的流程圖。在步驟601中，UE監測來自移動通信網絡中的服務小區和相鄰小區的同步信號塊(SSB)傳輸，其中每個SSB傳輸包括主同步信號(PSS)、輔同步信號(SSS)和 物理廣播信道 (PBCH)。在步驟602中，UE確定服務小區的PSS上的導頻污染等級。 在步驟603中，當導頻污染等級高於閾值時，UE使用第一BM模式(例如，3符號BM模式)執行波束管理(BM)。在步驟604中，當導頻污染等級低於或等於閾值時，UE使用第二BM模式(例如，4符號BM模式)執行波束管理。
第7圖是根據一個新穎方面的當導頻污染低時使用PSS執行同步（Sync)的方法的流程圖。在步驟701中，UE監測來自移動通信網絡中的服務小區和相鄰小區的同步信號塊(SSB)傳輸，其中每個SSB傳輸包括主同步信號(PSS)、輔同步信號(SSS)和物理廣播信道 (PBCH)。在步驟702中，UE確定服務小區的PSS上的導頻污染等級。在步驟703中，當導頻污染等級高於閾值時，UE使用第一SYNC模式(例如，3符號SYNC模式)執行同步(SYNC)。在步驟704中，當導頻污染等級低於或等於閾值時，UE使用第二SYNC模式(例如，4符號SYNC模式)執行同步。
儘管出於說明的目的結合某些具體實施例描述了本發明，但是本發明不限於此。 因此，在不脫離如請求項中所闡述的本發明的範圍的情況下，可以實踐所描述的實施例的各種特徵的各種修改、改編和組合。
100、200:5G NR 網絡 101、201:用戶設備 (UE) 102、211:服務基站 gNB 110:傳統BM或Sync 120:改進BM或Sync 215、205:天線 214、204:RF收發器模塊 213、203:處理器 212、202:儲存器 220、210:程序指令和數據 280、260:協議棧 290、270:控制功能模塊和電路 291、271:配置/控制電路 272:波束管理電路 273:同步處理電路 292:進程電路 410-414、511-535、601-604、701-704:步驟
附圖中相似的數字表示相似的部件，說明了本發明的實施例。 第1圖 說明了根據本發明的方面使用同步信號塊 (SSB) 支持波束管理和同步的示例性 5G 新無線電 (NR) 網絡。 第2圖示出了根據本發明的實施例的無線設備的簡化框圖，例如，UE和gNB。 第3圖說明了不同網絡部署中 SSB 的生成和 SSB 的相關性。 第4圖示出了基於PSS上的導頻污染等級執行基於SSB的波束管理和同步的實施例，其中每個SSB傳輸具有四個OFDM符號（PSS、PBCH0、SSS、PBCH2)。 第5圖圖示了確定PSS上的導頻污染等級的實施例。 第6圖是根據一個新穎方面的當PSS上的導頻污染低時使用PSS執行波束管理(BM)的方法的流程圖。 第7圖是根據一個新穎方面的當PSS上的導頻污染低時使用PSS執行同步(Sync)的方法的流程圖。
410-414:步驟

Claims (21)

  1. 一種無線通信方法，包括： 監控移動通信網絡中用戶設備（UE）從服務小區和相鄰小區發送的同步信號塊（SSB）傳輸，其中每個 SSB 傳輸包括主同步信號（PSS）、輔助同步信號（SSS），以及物理廣播信道（PBCH）； 確定該服務小區接收到的該PSS 上的導頻污染等級； 當該導頻污染等級高於閾值時，使用第一波束管理(BM)模式執行BM； 以及 當該導頻污染等級低於或等於該閾值時，使用第二BM模式進行波束管理。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，所述PSS、SSS和PBCH被分配在時域中每個SSB傳輸內的連續OFDM符號中。
  3. 如請求項2所述的方法，其中，所述第一BM模式涉及僅使用SSS和PBCH符號進行波束管理。
  4. 如請求項2所述的方法，其中，所述第二BM模式涉及使用PSS、SSS和PBCH符號進行波束管理。
  5. 如請求項2所述的方法，其中，當該導頻污染等級高於該閾值時UE不使用PSS符號進行同步，並且當該導頻污染等級低於或等於該閾值時使用PSS符號進行同步。
  6. 如請求項1所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及尋找具有與所述服務小區相同的PSS的相鄰小區。
  7. 如請求項1所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及找到相鄰小區的SSB的到達定時，所述相鄰小區的SSB到達定時在距服務小區的目標SSB的到達定時的時間窗內。
  8. 如請求項1所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及找到所述服務小區和相鄰小區之間的SSB傳輸的信號質量差異。
  9. 一種無線通信方法，包括： 監視移動通信網絡中用戶設備（UE）從服務小區和相鄰小區發送的同步信號塊（SSB）傳輸，其中每個 SSB 傳輸包括主同步信號（PSS）、輔助同步信號（SSS），以及物理廣播信道（PBCH）； 確定所述服務小區接收到的所述PSS 上的導頻污染等級； 當所述導頻污染等級高於閾值時，使用第一同步（SYNC）模式執行SYNC； 和 當所述導頻污染等級低於或等於所述閾值時，使用第二SYNC模式進行同步。
  10. 如請求項9所述的方法，其中，所述PSS、SSS和PBCH被分配在時域中每個SSB傳輸內的連續OFDM符號中。
  11. 如請求項10所述的方法，其中，所述第一SYNC模式涉及僅使用SSS和PBCH符號進行同步。
  12. 如請求項10所述的方法，其中，所述第二SYNC模式涉及使用PSS、SSS和PBCH符號進行同步。
  13. 如請求項10所述的方法，其中，當所述導頻污染等級高於所述所述閾值時，UE不使用PSS符號進行波束管理，而當所述導頻污染等級低於或等於所述閾值時，UE使用PSS符號進行波束管理。
  14. 如請求項9所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及尋找具有與所述服務小區相同的PSS的相鄰小區。
  15. 如請求項9所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及找到相鄰小區的SSB的到達定時，所述到達定時在距服務小區的目標SSB的到達定時的時間窗內。
  16. 如請求項9所述的方法，其中，所述導頻污染的確定涉及找到所述服務小區和相鄰小區之間的SSB傳輸的信號質量差異。
  17. 一種用戶設備(UE)，包括： 接收器，接收來自移動通信網絡中的服務小區和相鄰小區的同步信號塊（SSB）傳輸，其中每個SSB傳輸包括主同步信號（PSS）、輔助同步信號（SSS）和物理廣播信道 (PBCH); 控制器，用於確定所述服務小區的接收到的所述 PSS 上的導頻污染等級； 以及 波束管理 (BM) 處理電路，當所述導頻污染等級高於閾值時使用第一 BM 模式執行波束管理，並且當所述導頻污染等級低於或等於閾值時使用第二 BM 模式執行波束管理。
  18. 如請求項17所述的UE，其中，在時域中，在每個SSB傳輸內的連續OFDM符號中分配PSS、SSS和PBCH。
  19. 如請求項18所述的UE，其中，所述第一BM模式涉及僅使用SSS和PBCH符號來進行波束管理。
  20. 如請求項18所述的UE，其中，所述第二BM模式涉及使用PSS、SSS和PBCH符號來進行波束管理。
  21. 如請求項18所述的UE，其中，當所述導頻污染等級高於所述閾值時UE不使用PSS符號執行同步，並且當所述導頻污染等級低於或等於所述閾值時使用PSS符號執行同步。
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