5G初始接入和移动性

5G空闲模式是类似于LTE空闲状态的UE状态，NR支持空闲模式下基于下行小区级别测量的小区级移动性（例如，每个小区的RSRP），IDLE模式RRM测量支持以下信号：

• Option 1：同步信号（例如，NR-PSS、NR-SSS）

• Option 2：用于解调广播频道的RS（DMRS）

• Option 3：移动性RS。是小区级还是波束级？

同样，在5G连接态模式，UE基于下行测量的L3移动性，与空闲态类似。

5G在设计初始接入和切换的一般场景中，需要考虑UE速度。例如，在LTE中，系统应支持在蜂窝网络上以高达350km/h的各种移动速度移动。初始接入是实际数据服务之前的最早步骤，在这种高速情况下，确保可支持性非常重要。例如，当PRACH在LTE中设计时，考虑到高速情况下覆盖高达1.25kHz的多普勒频率，引入了循环移位限制（高速标志）——随后在Rel-14中，高速情况下性能增强得到支持，以支持高达750km/h的速度，这可能需要进一步相应地更新PRACH前导序列生成。

对于NR，也规定了移动性要求，移动性目标为500km/h。因此，在初始接入和切换时需要考虑满足NR要求的保障能力。除了在LTE示例中讨论的潜在设计影响之外，初始接入和切换中的波束跟踪操作也需要注意。例如，当UE靠近gNB并且UE朝向垂直于gNB的方向移动时，波束跟踪可能并不总是可用的。同样，初始接入至少是可支持的，因为它是任何数据通信之前的最早步骤。

图1显示了根据不同UE速度假设进行的高速分析。从波束形成的峰值主瓣到3dB损耗所经过的时间。假设UE向垂直于gNB的方向移动。X轴表示gNB和UE之间的距离，Y轴表示丢失3dB信号所经过的时间。NTX是用于评估波束赋形的Tx天线数。注意，通过在gNB Tx波束检测时假设最佳波束选择，评估的起始点是相当乐观的，但是通常检测到的波束可能不对应于峰值波瓣。

NR的小区搜索是在数据通信发生之前获取时间/频率同步和系统信息的第一步。通常，初始接入过程可包括小区搜索和RACH过程。

在LTE中，在给定的载波频率上，小区被假定为Tx/Rx的单个实体，尽管没有明确的定义。例如，eNB可以包括多个扇区或多个TP。每个扇区或TP的单个实体称为小区，并为单个实体（即扇区或TP）分配PCID（Physical Cell ID）。除现有PCID外，CSI-RS的另一个ID已配置为在Rel-12小蜂窝增强中区分不同的TP，并且最近在Rel-14室内定位方案中同意了PRS的可配置ID。两者主要是由宏小区区域内相同的PCID场景驱动的。

在NR中，同样的假设可以成立——在给定的载波频率上，NR小区包括一个或多个TRP。NR下行同步可指查找NR小区ID的操作，并且可在NR下行同步之后的阶段中识别进一步的TRP-ID或波束ID。相反，下行同步步骤可包括查找NR小区ID和NR TRP-ID/波束ID两者。

初始接入和移动性的两种选择—（1）基于TRP的方法和（2）基于NR小区（包括一个或多个TRP）的方法。

图2说明了初始接入和移动性的Option 1（TRP级方法）。在“小区搜索”过程中，UE尝试查找携带单个TRP ID的TRP。从每个TRP携带不同的NR PSS/SSS/PBCH/SIB1。RRM测量和切换可以基于每个TRP。在高速UE中，期望更频繁的切换，因此在每个切换事件中将涉及高层信令。切换产生的开销可能会因此增加，并且在LTE Hetnet移动性研究中，它表明，当目标小区是small cell时，切换失败会更频繁地发生。在同步信号的初始接入期间，尤其是在频率大于6GHz的情况下，可以考虑波束扫描–但是，需要支持独立的RS以实现波束扫描的精细度。UE特定或TRP特定的数据传输可以通过使用波束赋形操作潜在地基于TRP。据观察，采用TRP级方法：

• 所有信道/信号均依赖于TRP特定传输。

• 小区搜索意味着UE尝试查找单个TRP。

• 切换的RRM测量基于TRP级别，并且在TRP之间执行切换。

1. 在高速UE中，可能会发生更多的切换事件，并且相应的信令开销可能会增加。

2. TRP特定波束赋形/扫描操作可在初始接入过程中应用。

• 由于来自不同TRP的独立信号/信道，可能无法预期来自多个小区的SFN（单频网络）增益。

• 切换的RSRP测量基于TRP特定的RS，可能具有波束扫描操作（即每个波束的RSRP）。

由于TRP ID需要以硬连线方式定义（如LTE中的PCID）以支持初始接入和空闲模式操作，因此TRP ID的重新配置灵活性受到限制。

图3说明了初始接入和移动性的Option 2（NR小区级方法）。NR小区包括一个或多个TRP。在“小区搜索”过程中，UE尝试查找携带NR小区ID的NR小区。例如，从所有TRP携带公共NR PSS/SSS/PBCH/SIB1，并且UE将在同一NR小区内以复合方式接收信号/信道，该NR小区可利用来自不同TRP的SFN增益。系统信息可以最小化为非常重要的系统信息。RRM测量和切换可以基于每个NR小区，这可能会最大限度地减少高速UE中的切换事件，因为切换将只发生在不同的NR小区中，因此信令开销很大。通常，为了利用由于来自NR小区内不同TP的相同数据/信号传输而产生的SFN增益，在初始接入过程期间可能需要使用相对较大的波束宽度。同样，在方案1中，需要支持独立的RS进行波束采集（例如通过TRP特定RS）。UE特定或TRP特定的数据传输可以通过使用波束赋形操作潜在地基于TRP。由于切换基于NR小区级别，一些TRP（例如在NR小区的边缘）可以在NR小区之间共享（即TRP不需要专门作为每个NR小区的一部分）。使用NR小区级方法：

• NR PSS/SSS/PBCH/SIB1基于NR小区特定的传输，而其他信道/信号可以是TRP/小区特定的。

1. 小区搜索意味着UE尝试查找NR小区。

2. 切换的RRM测量基于NR小区级别，切换在不同的NR小区之间执行。

• 在高速UE中，预期切换事件更少，相应的信令开销更少。

为了利用NR小区内的SFN增益，在初始接入过程中可能需要使用相对较大的波束宽度。

这种使用SFN而不进行波束操作的鲁棒信道可以潜在地用于基于波束的数据传输的回退操作。

通过为每个TRP重新配置TRP ID，可能会有更大的灵活性。

表1总结了选项1（TRP级方法）和选项2（NR小区级方法）之间的比较。