UE旋转对通信的影响

在5G网络下，由于UE移动、旋转可能会对通信产生影响，比如TRP波束改变，从CSI报告实例到数据传输实例的CSI不匹配，等。

在过去，通常假设UE部署是全向天线。但该假设在6GHz以上可能不合适。为了避免高频段中的路径损耗问题，UE和TRP的波束赋形被认为是6GHz以上，更高的链路增益是必不可少的。与传统链路相比，由UE和TRP处的锐利波束产生的高度定向链路对动态环境更加敏感。其中一个动态环境是由于手机/可穿戴设备（如智能手机和VR）的旋转运动产生的UE旋转。UE旋转可导致BS和UE之间的波束失准，如图1所示。

这里分析UE旋转对UE旋转速度和天线配置的影响。UE可以基于TR38.900中的UE旋转特性以随机方向旋转。为简单起见，假设UE以高达120 RPM（即0.72°/ms）的固定速度旋转，这里仅以轴承角度旋转。为了评估UE旋转的影响，考虑在UE侧的波束图案增益。图2表示（（M，N，P，Mg，Ng）=（2,4,2,1,2））的水平波束图，其中（dV，dH）=（0.5λ，0.5λ）。2个面板（Mg=1，Ng=2）的位置设置为Θmg,ng=90和 Ω0,1=Ω0,0+180。在该图中，左侧表示以dB为单位的波束增益，右侧表示极坐标平面中以线性为单位的波束图。从图2可以看出，两个面板很难覆盖70°~110°和250°~290°的方位角。然后，考虑在UE侧的4个面板，如图3所示。图3表示（（M，N，P，Mg，Ng）=（2,4,2,1,4））的水平波束图，其中（dV，dH）=（0.5λ，0.5λ）。4个面板（Mg=1，Ng=4）的位置设置为Θmg,ng=90; Ω0,3= Ω0,2+90= Ω0,1+180= Ω0,0+270. 在所有模拟中，使用DFT向量作为水平权重。根据图2和图3中的结果，结论是：与2个面板相比，UE部署4个面板更均匀地覆盖所有方位角。

在图4和图5中，还提供了（（M，N，P，Mg，Ng）=（4,8,1,1,2））和（（M，N，P，Mg，Ng）=（4,8,1,1,4））的水平波束图，以检查每个面板上天线数量的影响。

为了简化评估，假设只有一个占优势的簇位于AoA=0°处有20条射线。每条射线的AoA由TR38.900的cASA=8°生成，并在模拟过程中固定。此外，考虑UE波束管理，其中UE选择具有最高Rx波束图案增益的最佳RX波束。在这种情况下，假设理想的UE波束改变可以在没有任何时间延迟的情况下动态执行。

然后，图4显示了（（M，N，P）=（2,4,2））的UE波束增益相对于各种UE转速（50 RPM：蓝线，120 RPM：红线）的时间的变化。对于图4中没有波束变化的情况，在120 RPM和50 RPM的情况下，UE波束增益变化分别为11.5 dB和2.5 dB，时延为30毫秒。理想UE波束变化时的波束增益变化比没有UE波束变化时小得多。这里，由于图2和图3所示的对称Rx波束模式，在理想UE波束变化为120 RPM时，波束增益的时变模式似乎是周期性的。然后在理想UE波束变化为50 RPM时，波束增益变化也将是周期性的，其形状与120 RPM时相似。此外，2个面板（Mg=1，Ng=2）的最大UE波束增益变化约为10.6db。另一方面，与图2和图3所示的2个面板相比，4个面板（Mg=1，Ng=4）的最大UE波束增益变化约为6.7 dB，因为它可以覆盖70°~110°的方位角，波束增益更高。

此外，图5显示了（（M，N，P）=（4,8,1））的UE波束增益相对于各种UE转速（50 RPM：蓝线，120 RPM：红线）的时间的变化。对于没有UE波束变化的情况，在20毫秒时（（M，N，P）=（4,8,1））的UE波束增益变化比在120 RPM时（（M，N，P）=（2,4,2））的UE波束增益变化更严重，约为6 dB。此外，2个面板（Mg=1，Ng=2）的最大UE波束增益变化约为6.7db。另一方面，4个面板（Mg=1，Ng=4）的最大UE波束增益变化约为4.2db。

潜在解决方案

以UE为中心的波束管理

当采用TRP和UE侧波束赋形时，需要使用波束管理程序来找到最佳的TRP/UE Tx/Rx波束。例如，UE可以通过使用如图6所示的下行参考信号/导频序列来识别TRP的最佳Tx波束和UE的最佳Rx波束。如果通信静止且设备静止，则波束扫描的最佳Tx/Rx波束可以长时间保持有效。然而，如上所述，UE旋转可以非常动态地改变信道，以便可能需要更快的波束改变来减轻负面影响。由于通过观察信道测量的变化以及可能通过来自UE内部采用的传感器的信息，UE的旋转行为在UE侧更容易被检测到。因此，应当支持基于UE触发的波束改变过程来执行更快的波束改变。

同向性波束/天线图案

对于高度可旋转的UE，设计尽可能接近各向同性的天线/波束图是一种安全的方法。这种设计可能会牺牲覆盖率。然而，当6GHz以上频带的使用被限制为互补（即非独立）时，覆盖问题可能不是连接方面的关键问题。在这种情况下，几乎各向同性方向图可被视为UE天线设计。

(Semi) 开环MIMO

如果UE发生旋转，则UE报告的反馈信道可能过时。由于过时的信道可能导致闭环MIMO的性能恶化，所以可以考虑（半）开环MIMO技术。认为可以利用一组定向波束而不是定向波束。在这种情况下，UE反馈考虑UE旋转方向的定向波束组，并且gNB通过在波束组内使用波束循环来采用semi-OL MIMO技术。

MCS 回退

此外，当UE旋转到SNR降低方向时，可能无法支持分配的调制和编码方案（MCS：modulation and coding scheme）电平。在这种情况下，智能MCS退避方法有助于避免不必要的重新传输。由于本质上在UE侧比在TRP侧更容易检测到UE旋转行为，因此应考虑以UE为中心的退避机制。