點點滴滴學5G——NR移動性場景下測量原理詳解

引言

在NR切換場景中，UE需要測量服務小區和鄰區的RSRP、RSRQ，主要是為了獲取無線鏈路的質量，駐留在信號質量最好的小區，而5G在測量方面和4G相比，存在較大的差異性，本文重點講解此場景下NR和LTE之間存在的差異性以及NR移動性場景下測量的原理。

1. LTE和NR之間測量的差異性說明

1.1 LTE制式下的測量信號CRS說明

首先我們先介紹下LTE測量，在LTE的第一個版本（R8）協議中，下行信道情況是完全通過手機對小區參考信號（Cell Reference Signal，CRS）的測量得到的。CRS均勻地灑在LTE整個載波帶寬中，不管有沒有業務都要佔用資源持續發射信號，就像是高速路中間沒有井蓋的井一樣，所有車輛必須要繞著走，造成了嚴重的資源浪費和擁堵，還對鄰區產生了持續的幹擾。

從圖1可以看出，2埠（可支持2x2 MIMO）的CRS看起來還不算太多，4埠（可支持4x4 MIMO）的CRS對資源的佔用就比較密集了。這些寶貴的資源本可以用來傳數據的，卻用來傳了價值較低的CRS。

圖1

1.2 LTE和NR制式下的測量信號CSI-RS

在5G標準中，「極簡設計」是其核心理念，像LTE的CRS這種佔用固定資源的「常開（Always On）」信號理所當然地被摒棄。與CRS相比，CSI-RS（Channel State Information - Reference Signal）更加靈活，能節省大量的時頻資源。

在LTE後期的R10版本中使用了CSI-RS，但是只用於CSI測量與CSI上報，並不用於移動性的配置和流程，在NR中將CSI-RS也應用於移動性控制。也就是說，NR將在CSI測量估計，小區級移動性，beam管理機制中使用CSI-RS。舉例來說，比如使用高頻段情況下，可以給處於小區邊緣的UE配置窄CSI-RS beam來獲取更精確的信噪比（sinr）範圍。這裡針對CSI-RS需要注意的是beam移動性和小區移動性的測量配置是使用不同的IE來完成的：對於beam移動性和CSI信息使用IE csi-measConfig，而小區級的移動性則採用IEmeasConfig。

1.3 N制式下的測量信號SSB

5G NR SS Block，SS Block縮寫為SSB，即Synchronization/PBCH block，通常同步信號和PBCH信道在物理層採用統一單一block打包並一起處理的方式（如圖2所示）。4G SSB在時域和頻域中位置和周期都是固定的，相比較，5G SSB在時域和頻域上複雜且靈活得多：時域發送周期靈活可配，最大5ms。頻域發送位置靈活，20個RB。時域空域波束掃描：SUB6G最大支持8波束掃描。可進行RSRP測量。與CSI-RS相比，SSB更加靈活且在NR移動性場景下應用更廣泛。

圖2

2. NR移動性場景下的測量控制

2.1 SSB測量介紹

NR使用SSB和CSI-RS（可選）進行連接態移動性測量，本章節主要介紹基於SSB的測量控制信息。

SSB是周期性發送的且周期是可配置的，然而，UE不需要像SSB那樣周期性的測量小區信號，並且可以根據信道條件配置適當的測量周期性。這有助於避免不必要的測量和減少行動裝置（UE）上的功耗。所以協議就定義了一個SSB-based RRM Measurement Timing Configuration window (SMTC window)來通知UE測量周期及UE測量SSB的時機。從測量的角度來說，UE認為SMTC之外的SSB是不存在的，即當設備（UE）被基站通知SMTC窗口時，它檢測並測量該窗口內的ssb，並將測量結果報告給基站。UE在SMTC持續時間之外不主控任何SSB索引；從粒度來說，每個SSB頻點會配置一個SMTC，具體的配置信息可參考2.2章節。

SMTC窗口周期可以設置在SSB相同範圍內，即5、10、20、40、80和160ms，並且根據被測小區的SSB數量，窗口持續時間可以設置為1、2、3、4和5ms，如圖3所示NR A小區和NR B小區是用不同的窗口周期和不同的窗口持續時間來測量的。另外，需要注意的是測量GAP的長度要大於SMTC的長度。

圖3

2.2 SSB測量控制配置信息

2.2.1 MeasObjectNR配置

gNB通過RRC消息來通知UE 有關測量的配置，MeasObjectNR配置如圖4所示：其中紅色標記框是SSB測量相關參數

圖4

其參數說明如圖5所示

圖5

2.2.2 SMTC配置

SMTC的配置信息如圖6所示，其對應的配置信息說明如圖7所示。

圖6

圖7

其中關於periodicityAndOffset參數可以決定SMTC的時域位置。如以下公式所示

SFN mod T = (FLOOR (Offset/10));

if the Periodicity is larger than sf5:

subframe = Offset mod 10;

else:

subframe = Offset or (Offset +5);

with T = CEIL(Periodicity/10).