5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理

目录

  1.     波束管理目的
  2.     5G基站覆盖范围
  3.     波束管理流程

一  波束管理目的

       5G 频段高,波长短,穿透能力强,但是覆盖范围小

      为了增强5G覆盖范围,波束赋形应运而生。

       通过调整天线的幅度和相位(《信号与系统》)赋予天线辐射图特定的形状和方向,使得无线信号

能量集中于更窄的波束上,增强覆盖范围和减少干扰。

 5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理_第1张图片

  波束赋形方向可控,可跟随移动终端调整波束的方向。在非视距(NLOS)场景下,波束赋形可利用波的反射和折射,然后信号抵达终端。

    但是信号经常处于移动状态,高频信号容易受到无限环境影响,容易被建筑物,雨水阻挡,无法抵达终端。

     因此为了确保无缝隙覆盖,需要基站尽可能在不同的方向发送多个波束,需要波束管理技术

 

二 5G 基站覆盖范围

     https://baijiahao.baidu.com/s?id=1637875194986067529&wfr=spider&for=pc

     现在基本上密集市区的按照通用模型计算,

     中国移动大概需要424米建设一个5G基站(2.6Ghz)、

    中国联通和中国电信大概需要322米建设一个5G基站(3.5Ghz)。

    频率越高覆盖范围越小(WIFI 2.4G HZ)

 

三  波束管理流程

      5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理_第2张图片

  

3.1 扫描

    在波束覆盖范围内,根据预先定义的时间间隔和方向发送和接收一组波束

  

5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理_第3张图片

 Gnb(5G 基站) 在不同的空间方向上发送M个波束,UE在N个不同的接收空间上

监听/扫描来自gNB的波束传输(m*n)

  基于波束扫描,UE确定波束的信道质量,并将信道质量上报给Gnb.

 周边的建筑物,天气,无线环境,UE移动速度方向,都会影响到波束信道质量

   gNB收到波束质量信息后,会基于上报的波速质量状况调整各种配置参数,比如调整波束扫描期和判决门限

 算法

    采用穷尽搜索法,将所有可能列出来,并遍历所有可能。为UE和gNB在整个覆盖角度空间预定义方向码本,按顺序发送/接收同步和参考信号

  

3.2 测量

      评估接收信号的质量,指标包括:

       RSRP(参考信号接收功率)

       RSRQ(参考信号接收质量)

        SINR(信号与干扰噪声比)

       UE 通过测量每个波束的接收质量来选择波束,波束接收参数为RSRP,波束的参考信号的接收功率

      也可以通过强化学习来学习测量

3.3 决策

       根据波束测量选择最优波束

       5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理_第4张图片

    

3.4 上报

    UE 上报波束质量和波束决策信息,以建立基站和UE之间的波束定向通信

   5G阅读笔记1- Massive MIMO 波束管理_第5张图片

在波束上报的过程中,UE 必须等待gNB将RACH(随机接入信道)机会调度到其选择的最佳波束方向上执行随机接入

因此,若SA(独立组网)模式下,gNB可能需要再进行一次完整的波束扫描,若在NSA(非独立组网)模式下,则可通过

LTE链接直接通过GNb

 

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