在波束赋形情况下的5G寻呼

寻呼是一个重要的无线协议过程。在本文中，重点讨论了NR中寻呼传输/接收的波束赋形方面。

LTE中的寻呼

在LTE空闲模式中，UE监视每个DRX周期的寻呼。UE在每个DRX周期的特定寻呼帧（PF）中监视一个寻呼时机（PO）。一个PF是可以包含一个或多个PO的一个无线帧。PF中最多可以有四个PO。一个或多个无线帧可以是PF。UE使用系统信息中提供的DRX参数确定其寻呼的PF和PO。

PF是通过下面这个公式进行计算的：

 SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)

- T : UE的DRX循环。如果T是由上层分配的，则由UE特定DRX值的最短值和在系统信息中广播的默认DRX值决定。如果UE特定的DRX没有由上层配置，则应用默认值。

- nB: 在一个DRX周期中的PO的总数

- N: 在一个DRX周期中的PF的数量 = min (T,nB)

- UE ID: IMSI mod 1024

PO是用这个方程来确定的 :

i_s = floor (UE_ID/N) mod Ns

- Ns: 在一个PF中的PO的数量 = max (1, nB/T)

- PF中的i_s到子帧数（即PO）是为每个Ns值预定义的

例如，如果nB： 4T；T = 256rf；UE ID = 1024，则由该UE监控的PF和PO如下图1所示.

基于上述PF和PO测定等式，可以得出：基于UE ID，UE在DRX周期中分布在多个PO中。多个UE可以映射到同一PO。

在PO中，使用PDSCH发送寻呼消息。如果PDSCH中存在寻呼消息，则PDCCH被寻址到P-RNTI。P-RNTI对于所有UE是通用的。因此，UE标识（即IMSI或S-TMSI）被包括在寻呼消息中，以指示针对特定UE的寻呼。寻呼消息可以包括用于寻呼多个UE的多个UE标识。

NR波束赋形模式的Paging

由于NR主要使用高频，甚至FR2，在较高频率下，波束赋形对于补偿路径损耗至关重要。

一个传输波束不能提供全小区覆盖。寻呼需要使用多个传输波束来传输。如果使用与LTE相同的设计（即使用PDCCH和PDSCH）来发送寻呼，则需要多个子帧来发送寻呼。在每个PO（在波束赋形的情况下由多个子帧组成）中，通过切换每个子帧中的TX波束，使用不同的发送波束来发送用于寻呼的PDCCH/PDSCH，如图2所示。

在每个子帧中，寻呼所消耗的资源之后剩余的传输资源，可以仅用于用户在用于寻呼的传输波束的方向上的数据调度。因此，当发送寻呼时，用户数据调度在PO中的几个子帧中变得受限且不灵活。类似于LTE，UE在DRX周期中的几个寻呼帧上的分布可能进一步加剧这种情况。即使在低寻呼负载下，如果要寻呼的UE被映射到不同的PO，则将发生调度限制。

应减少与DRX周期中的PO对应的子帧的数量以克服上述问题。这可以通过使用新的寻呼信道来发送寻呼来实现，对于该寻呼信道，TX波束在OFDM符号级而不是子帧级被扫描。寻呼信道可以是具有BCH的FDMed，以最小化使用TX波束扫描发送广播信号的子帧。

为了接收波束赋形寻呼，UE必须监视用于寻呼的子帧的增加数量，因为PO由用于TX波束扫描的几个子帧组成。这导致功耗增加。

如果UE可以使用诸如NR-PSS/SSS/PBCH的广播信号来确定最佳/合适的下行TX波束，然后监视PO中对应于最佳/合适下行TX波束的子帧。该方法要求UE知道一个或多个下行TX波束与PO中的子帧之间的映射。PO中的一个或多个下行TX波束和子帧之间的映射可以是隐式的。TX波束用于NR-PSS/SSS/BCH传输的顺序与TX波束用于PO中寻呼传输的顺序相同。这如图3所示。例如，如果最佳/合适的DL TX波束是TX5，则UE仅监视SF4以接收寻呼。

在波束赋形系统中，UE还可以执行RX波束赋形。如果UE具有多个RX波束，则UE必须确定用于在PO中接收寻呼的RX波束。如果UE具有N个RX波束并且仅使用TX波束发送寻呼一次，则UE在PO之前提前唤醒以监视广播信号，例如NR-PSS/SSS/BCH，执行RX波束扫描并确定最佳RX波束。UE然后使用该RX波束来接收PO中的寻呼。如图4所示。

UE必须在PO之前唤醒N*Pms，其中P是使用全TX波束扫描发送诸如NR-PSS/SSS/BCH之类的广播信号的周期。这导致UE功耗增加。如果可以在PO之前频繁地广播广播信号，则可以减少该唤醒持续时间。