到目前为止,5G网络都使用了8波束技术,但是如何在5G系统的发射机(gNb)和接收机(UE)两端使用SSB波束扫描呢?

毫米波频率的使用需要定向链路,这导致了针对NR初始接入的波束管理程序的规范。波速管理是物理层和媒体访问控制层获取和维护一组波束对链路(gNB上使用的波束和UE上使用的波束)的应用的过程,适用于上行链路和下行链路。这些流程包括:

扫描波束测量波束检测波束报告波束恢复当用户设备(UE)和接入网节点(gNb)之间的连接建立后,空闲用户在初始接入过程中选择波束更加重要。在物理层,采用SSB作为下行方向(gNB到UE)的脉冲传输,即TRP波束扫描和UE波束扫描建立一对波束链路。在TR38.802中,这种双端扫描被定义为P-1。

一旦连接成功,相同的波束对链路可用于后续传输。如有必要,使用CSI-RS(用于下行链路)和SRS(用于上行链路)来进一步细化波束。在光束失效的情况下,可以重建这些链路对。

每个单边带波束形成扫描脉冲方向的方位角和倾角,在空分信道上发送该波束分配的信号,并在多个接收端波束上处理接收信号。因此,gNB和UE需要协商一个最佳波束对。

波束扫描天线(ssb-编程之家

该过程中涉及的关键参数如下:

1.频率范围,无论使用FR1还是FR2。

2.中心频率

3.SSB模式,FR1是CaseA/B/C,FR2是case/E?

4.什么是SCS?

5.SSB的波束数,FR1是4还是8?FR2是64?

6.天线有几个频道?主流是64或者32。

7.已确定发射波束方位扫描极限、扫描的开始和结束方位。

8.透射光束的下倾扫描极限

9.接收阵列大小作为两个单元行的向量,分别指定接收阵列的行和列中的天线单元的数量。当两个值都大于1时,使用统一的矩形阵列(URA)。

10.接收方位扫描限制(以度为单位)以指定扫描的开始和结束方位。

11.接收倾斜扫描极限(度),以指定扫描的开始和结束倾角。

12.启用或禁用发射器和接收器的仰角扫描。

13.信噪比情况?

单边带配置

使用指定的系统参数设置SSB参数。对于初始访问,将SSB周期设置为20毫秒。

通道配置

配置空分MIMO信道。将gNB和UE的位置指定为笛卡尔坐标系中的[x,y,z]坐标。根据指定的阵列大小,可以使用均匀线性阵列(ULA) URA:均匀矩形阵列(URA)。使用阵列各向同性天线元件。

发射端波束扫描

为了实现TRP波束扫描,使用模拟波束形成对生成脉冲中的每个SSB进行波束形成。根据脉冲中SSB的数量和指定的扫描范围,确定不同波束的方位和倾斜方向。然后,这些方向上的每个脉冲形成波束成形。然后,波束形成的脉冲波形在空间散射信道上传输。

接收端波束扫描一次测量。

对于接收端的波束扫描,在每个接收波束上依次接收发射的波束成形脉冲波形。对于程序P-1中的n个发射波束和m个接收波束,n个波束中的每一个从gNB发射m次,使得每个发射波束被m个接收波束接收。

图1示出了当在方位平面中N=M=4时在gNB和UE处扫描的基于波束的图。该图显示了双扫描所花费的时间,其中gNB处的每个间隔对应于SSB,UE处的每个间隔对应于SS脉冲。对于所描述的场景,波束S3和U2在概念上被突出显示为选定的波束对链路。

波束扫描天线(ssb-编程之家

00-1010衰落信道以及接收端波束成形定时校正的AWGN OFDM解调的应用,提取已知的SSB网格,按照指定的测量模式测量RSRP。这个过程对每个接收到的波束重复这些步骤,然后根据一整套测量结果选择最佳波束对。

波束检测

经过双端扫描测量,根据RSRP测量确定最佳波束对链路。

RSRP选择光束对:

发射#8功率为45.1564 dBm(方位角:60,仰角:0);

接收#6(方位角:90,仰角:0)

波束扫描天线(ssb-编程之家

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这些图分别突出了发射方向图、接收方向图和空间场景。结果取决于用于扫描的单一光束方向。空间场景提供了发射和接收阵列以及各自确定的波束和空间划分的组合视图。

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图1示出了当在方位平面中N=M=4时在gNB和UE处扫描的基于波束的图。该图显示了双扫描所花费的时间,其中gNB处的每个间隔对应于SSB,UE处的每个间隔对应于SS脉冲。对于所描述的场景,波束S3和U2在概念上被突出显示为选定的波束对链路。

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波束检测

经过双端扫描测量,根据RSRP测量确定最佳波束对链路。

RSRP选择光束对:

发射#8功率为45.1564 dBm(方位角:60,仰角:0);

接收#6(方位角:90,仰角:0)

波束扫描天线(ssb-编程之家

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这些图分别突出了发射方向图、接收方向图和空间场景。结果取决于用于扫描的单一光束方向。空间场景提供了发射和接收阵列以及各自确定的波束和空间划分的组合视图。