5G波束管理

CSI-RS框架非常适合于一个UE（或少量UE）的波束管理。然而，如果所有波束管理（包括P-1）以UE特定的方式进行，则会遇到大量开销。具体地，为了减少开销，UE特定的波束管理倾向于提供与已经存在的候选波束的方向相邻的下行波束。这可能导致“局部波束优化”，并阻碍发现全局最优波束，即远离任何候选波束的波束。

为了避免这种情况，需要非UE特定（即小区特定）波束训练。所有UE都需要知道该小区特定RS的定时，因此不适合通过PDCCH传送该定时。传输此定时信息的其他选项包括通过RRC信令，或通过MIB/SIB，或在空口中指定。

由于RS对于候选波束的维护是有用的，因此周期性地出现这些RS更为有利。这些RS使得UE能够为任一备选可行路径（例如克服阻塞的分集、波束组合、邻小区发现和切换等）发现和监视多个候选波束。这些波束可能来自小区的几个TRP。这有助于在UE通过小区时从一个TRP到另一个TRP的“波束切换”。因此，这种RS被称为移动性参考信号（MRS：mobility reference signal）。

将MRS用于此类任务还有其他几个优点。MRS还可以帮助测量其他TRP和相邻小区的CFO。允许定期对CFO进行按比例的numerology 估计可以被视为实现这一目标的可行选择。UE维护捕获每个发现的候选波束的频率和定时偏移的数据库。当UE在已知波束上接收到不同于MRS的信号时，也可以更新该数据库。

整个频带或子频带上的RSRP或RSRQ测量是有用的。特别是，报告了N个最佳候选波束的这些测量结果，其中N为自由流速度。此外，UE指示哪些波束以类似的到达角到达（方位角和仰角）。称这些波束为QCL（quasi-collocated）。gNodeB可以在不通知UE的情况下在QCL波束之间切换。另一方面，QCL波束不适合于空间MIMO传输，因为UE不能在波束之间解析。除了N个候选波束外，UE应报告这些波束中的哪些是QCL，这将支持gNodeB选择与CSI-RS天线端口相关联的波束。使用相同的原理，gNodeB还可以排除从gNodeB侧看到的QCL波束（方位角和仰角的偏离角相似）。

如果这些波束的相对频率或定时偏移超过某个预定阈值，则MRS可用于从MIMO传输中排除这些候选波束集。

基于所识别的集合，如果相位噪声和CFO的影响是中等的，则UE可以报告所选传输模式的相关CQI。如果相位噪声/CFO的功率相对于总噪声和干扰的功率较小，则可能出现这种情况。gNodeB可以使用该信息来减少CSI-RS传输和相关的CSI报告。

根据P-2和P-3，CSI-RS可用于波束细化。为此，当天线端口的波束扫过较窄的覆盖区域时，可以使用多个符号。然后，UE应被配置为报告RSRP或RSRQ测量。如果某个gNodeB天线端口在多个符号上保持相同的波束，则应通知UE，以便其能够细化其接收波束。

可能需要跨多个gNodeB子阵列支持波束赋形，以实现更高的EIRP。如果与这些子阵列相关联的天线端口在相同的空间方向上波束赋形并在相同的CSI-RS符号期间发射，则可以实现这一点。UE然后可以测量每个天线端口的接收信号之间的相位差。传达这些相位差的一种方法可以是，如果子阵列等距间隔并且子阵列之间的任何相位失配通过校准机制调整，则基于A类码本报告PMI。否则，需要支持以量化方式报告阶段的其他报告机制。

对于所有CSI-RS传输，重要的是UE使用正确的子阵列和波束进行正确的接收。为了实现这一点，gNodeB使用先前报告的候选波束列表中的索引通知UE。通过识别候选波束集，UE将确切地知道其子阵列和天线权重中的哪些适合接收即将到来的CSI-RS符号。

CSI-RS机制应能够评估MIMO传输的不同TRP。在这种情况下，应提供不同TRP的不同天线端口的波束。由于不同的TRP可能具有不同的频率和定时偏移，因此建议将不同TRP的天线端口放置在不同的符号中。如果UE获知每个符号的候选波束，则可以查询其数据库，以了解每个CSIRS符号要考虑的频率和定时偏移。每个TRP的天线端口可配置为CSI-RS资源，并且UE可配置为报告最佳性能资源（TRP）的资源指示符。此外，它必须报告表现最佳的TRP的CQI和PMI。

波束恢复机制在突然中断导致信号强度损失的情况下非常重要，如主路径阻塞，或由于丢包导致波束同步丢失等。

UE可能仍然具有到gNodeB的一个合适波束，或者它可以从MRS发现一个波束。在任一情况下，gNodeB可能不知道该波束。

如果UE丢失了其上行定时，则其可以在适当波束的方向上使用RACH信号来重新建立到gNodeB的链路。或者，如果UE仍然具有上行定时，则其可以在类似于RACH的信道中发射，在此期间，gNodeB还扫描其接收波束。在该信道中，每个UE被分配一个资源，使得gNodeB知道哪个UE已经发送。在正确接收之后，gNodeB然后知道其接收波束中的哪一个适合连接到UE。该信道还可用于接收调度请求，因此称之为SR通道。该信道的优点是，它可以提供比RACH信道更多的冲突资源，因为它利用了UE的上行同步性。

在gNodeB和UE因此为工作链路建立了波束对之后，gNodeB可以通过提供包含整个扇区上的波束的CSI-RS突发来加速UE的波束发现。

对于6GHz以上的通信，考虑了混合波束赋形以克服发射机和接收机之间的高路径损耗。在这样的系统中，节点gNB和UE都可以使用多个波束进行控制/数据通信。相同或不同的波束可用于控制信道和相应的数据信道传输。

用户移动、角度旋转和阻塞会导致数据或控制波束的信号退化。波束管理监控和切换波束，以确保gNB和UE之间的可靠传输和接收。然而，在某些情况下，如果没有提供足够的窗口来切换波束，信号质量可能会迅速下降，从而导致波束错位。在这种情况下，UL或DL上的控制信道性能可能会受到影响，这可能最终导致无线链路故障和连接重建。这些过程会导致影响数据吞吐量的额外延迟。

为了克服这些问题，当在UE处检测到波束未对准时，考虑波束恢复程序。波束未对准的检测很麻烦，需进一步研究。通过波束恢复，gNB和UE可以使用替代波束来重建数据和控制信道。波束恢复需要考虑两种情况：UL同步和UL不同步。

UL同步

当gNB和UE被UL同步时，使用SR资源执行波束恢复。gNB监控调度请求，并在接收到波束恢复消息后，gNB和UE重新建立数据和控制信道。

使用调度请求的波束恢复具有以下优点：（1）SR区域可能包含更多资源（循环移位）；与基于竞争的RACH方法相比，使用SR的波束恢复速度更快。

UL不同步

当gNB和UE不同步时，UE为基于竞争的RACH过程发送随机接入前导码。RACH程序成功后，gNB和UE重新建立数据和控制信道。