点点滴滴学5G——NR移动性场景下测量原理详解

启云_9137 2020-08-11

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引言

在NR切换场景中，UE需要测量服务小区和邻区的RSRP、RSRQ，主要是为了获取无线链路的质量，驻留在信号质量最好的小区，而5G在测量方面和4G相比，存在较大的差异性，本文重点讲解此场景下NR和LTE之间存在的差异性以及NR移动性场景下测量的原理。

1. LTE和NR之间测量的差异性说明

1.1 LTE制式下的测量信号CRS说明

首先我们先介绍下LTE测量，在LTE的第一个版本（R8）协议中，下行信道情况是完全通过手机对小区参考信号（Cell Reference Signal，CRS）的测量得到的。CRS均匀地洒在LTE整个载波带宽中，不管有没有业务都要占用资源持续发射信号，就像是高速路中间没有井盖的井一样，所有车辆必须要绕着走，造成了严重的资源浪费和拥堵，还对邻区产生了持续的干扰。

从图1可以看出，2端口（可支持2x2 MIMO）的CRS看起来还不算太多，4端口（可支持4x4 MIMO）的CRS对资源的占用就比较密集了。这些宝贵的资源本可以用来传数据的，却用来传了价值较低的CRS。

图1

1.2 LTE和NR制式下的测量信号CSI-RS

在5G标准中，“极简设计”是其核心理念，像LTE的CRS这种占用固定资源的“常开（Always On）”信号理所当然地被摒弃。与CRS相比，CSI-RS（Channel State Information - Reference Signal）更加灵活，能节省大量的时频资源。

在LTE后期的R10版本中使用了CSI-RS，但是只用于CSI测量与CSI上报，并不用于移动性的配置和流程，在NR中将CSI-RS也应用于移动性控制。也就是说，NR将在CSI测量估计，小区级移动性，beam管理机制中使用CSI-RS。举例来说，比如使用高频段情况下，可以给处于小区边缘的UE配置窄CSI-RS beam来获取更精确的信噪比（sinr）范围。这里针对CSI-RS需要注意的是beam移动性和小区移动性的测量配置是使用不同的IE来完成的：对于beam移动性和CSI信息使用IE csi-measConfig，而小区级的移动性则采用IEmeasConfig。

1.3 N制式下的测量信号SSB

5G NR SS Block，SS Block缩写为SSB，即Synchronization/PBCH block，通常同步信号和PBCH信道在物理层采用统一单一block打包并一起处理的方式（如图2所示）。4G SSB在时域和频域中位置和周期都是固定的，相比较，5G SSB在时域和频域上复杂且灵活得多：时域发送周期灵活可配，最大5ms。频域发送位置灵活，20个RB。时域空域波束扫描：SUB6G最大支持8波束扫描。可进行RSRP测量。与CSI-RS相比，SSB更加灵活且在NR移动性场景下应用更广泛。

图2

2. NR移动性场景下的测量控制

2.1 SSB测量介绍

NR使用SSB和CSI-RS（可选）进行连接态移动性测量，本章节主要介绍基于SSB的测量控制信息。

SSB是周期性发送的且周期是可配置的，然而，UE不需要像SSB那样周期性的测量小区信号，并且可以根据信道条件配置适当的测量周期性。这有助于避免不必要的测量和减少移动设备（UE）上的功耗。所以协议就定义了一个SSB-based RRM Measurement Timing Configuration window (SMTC window)来通知UE测量周期及UE测量SSB的时机。从测量的角度来说，UE认为SMTC之外的SSB是不存在的，即当设备（UE）被基站通知SMTC窗口时，它检测并测量该窗口内的ssb，并将测量结果报告给基站。UE在SMTC持续时间之外不主控任何SSB索引；从粒度来说，每个SSB频点会配置一个SMTC，具体的配置信息可参考2.2章节。

SMTC窗口周期可以设置在SSB相同范围内，即5、10、20、40、80和160ms，并且根据被测小区的SSB数量，窗口持续时间可以设置为1、2、3、4和5ms，如图3所示NR A小区和NR B小区是用不同的窗口周期和不同的窗口持续时间来测量的。另外，需要注意的是测量GAP的长度要大于SMTC的长度。