對蜂窩網路來說,增強移動性的兩個目標是提高切換健壯性和減少切換期間的中斷時間。在Rel-15標準化的早期,已商定NR將支援兩種移動型別:
- RRC參與下的移動性
- 無RRC參與的移動性
RRC參與的移動與LTE移動性功能非常相似:它基於RRC上的事件驅動報告,其中UE對各種參考訊號(對映到小區)執行測量,並過濾這些測量。當過濾後的測量滿足網路引數化的某些標準時,UE將觸發測量報告。
無RRC參與的移動也稱為波束管理。它是為多個波束覆蓋一個小區的情況而設計的。由於這些窄波束的覆蓋面積較小,可以預期UE比改變小區更頻繁地改變波束。為了降低波束切換的信令負載,決定不需要RRC信令來促進此類更改。相反,引入了基於MAC CE或DCI的信令解決方案
支援波束管理的三個功能如下
1. L1-RSRP報告SSB和CSI-RS
2. 基於MAC CE的QCL源更新,即波束指示
3. 波束故障恢復
由於這些功能是為了在不涉及RRC的情況下處理移動,因此它們僅限於小區內操作。如何擴充套件這三種功能,以便也與非服務小區相關的操作。也就是說,可以在不需要RRC信令的情況下將UE從一個小區傳輸到另一個小區。在L1連線從一個小區移動到另一個小區後,仍然需要RRC重配置,例如,更新測量配置。
非服務小區上的L1-RSRP報告
對於波束管理,SSB和CSI-RS上的L1-RSRP測量報告已經標準化。然後可以透過PUCCH或PUSCH將這些測量傳輸到服務小區,並且網路可以使用這些測量來選擇將使用哪個下行波束來傳輸資料。
UE可以被配置在CSI-RS和SSB上執行測量。以SSB為例,將其配置為CSI-SSB資源集。CSI SSB資源集的定義如圖1所示
然後,UE可以被配置為基於SSB-Index列表報告L1-RSRP。UE可以被配置為報告1、2或4個最佳SSB,即,從具有最高L1-RSRP的列表中的SSB。
由於此RSRP報告是為波束管理設計的,因此隱式地假定UE只能配置為在服務小區內報告SSB的RSRP。然而,還包括在配置的非服務小區中報告配置的SSB測量值是有難度的。唯一需要的是用包含PCI的數量替換SSB-Index。
透過這個小的新增,可以配置UE來報告RSRP,也可以用於非服務小區中的SSB。然後,可以使用已經定義的任何PUCCH或PUSCH報告向網路報告該測量值。
通常,在UE中過濾鄰小區測量,以濾除由快速衰落引起的變化。一旦滿足了某些標準,UE隨後請求上行資源,並透過RRC將測量報告發送到網路。圖2描述了RRM測量模型。
圖2中最左邊列出的gNB波束子集對應於小區內傳輸的參考訊號。這些小區內波束在Point A1處的測量正是UE出於波束管理目的將報告的L1測量。
如果UE現在被配置為也對鄰小區中的波束執行L3測量,則相應的L1測量也將在UE中容易獲得。因此,不需要在UE中實現額外的測量功能來對鄰小區執行L1-RSRP測量。
圖2所示的L3移動性流程相當慢,主要是由於對報告標準的過濾和評估。通常情況下,小區質量需要在某個特定水平上保持幾十毫秒才能觸發報告。另外,UE需要經由SR請求上行資源,並且使用RLC傳輸測量,導致額外的開銷和時延。
相反,L1上的報告可以更快:一個測量報告可以非常頻繁地傳輸,比如說每20毫秒傳輸一次。然後,gNB就可以自由地對這一系列測量報告執行任何型別的操作。例如,為不同的UE速度調整過濾是微不足道的。需要注意的另一點是,網路不必為所有UE啟用L1報告。如果網路確定UE遠離小區邊界,則它將不配置L1(或L3)上的鄰小區的任何報告,從而導致UE功耗降低:
啟用L1報告最直接的方法是啟用半永續性報告。因此,允許L1報告鄰小區也有顯著的好處。
使用MAC-CE信令減少切換中斷
波束管理功能設計用於多波束覆蓋一個小區的情況。由於這些窄波束的覆蓋面積較小,預計UE改變波束的頻率將比改變小區的頻率更高。為了減少波束開關的信令負載,決定不需要RRC信令來促進這種改變。波束切換期間的信令涉及改變PDCCH/PDSCH的QCL源。QCL源屬性使得UE能夠透過對通道估計提供一些指導來解調PDCCH/PDSCH DMRS。
一旦UE被提供了新的QCL源,它就在相應的RS上執行測量以匯出相關的QCL屬性。然後在解調PDCCH/PDSCH時使用這些QCL屬性。
正如預期的那樣,QCL源的更新具有低開銷和低時延。MAC-CE訊息只有兩個八位位元組,並且UE在傳送MAC-CE訊息的HARQ ACK之後3ms應用新啟用的QCL源。
注意,MAC-CE指示是同步過程:網路和UE對更新配置何時生效具有相同的理解。這意味著可以實現0ms中斷.
網路有可能在切換命令中向UE提供全新的RRC配置。例如,與舊小區相比,新小區中的DMRS或PDCCH/PDSCH加擾的配置可以不同。然而,與LTE相反,NR中沒有硬編碼到小區標識(即PCI)的物理層引數。因此,在服務和目標小區中有可能具有相同的物理層配置。
在這種情況下,UE能夠在目標小區中的物理層上開始接收資料所需要的唯一事情是QCL源被更新,這將使得UE能夠與目標小區同步、解調並解碼資料。
攜帶QCL源的RRC IE稱為TCI-state:
可以看出,TCI-state包含指向參考訊號的指標。參考訊號隱含地與服務小區相關聯:因此,在Rel-15中,僅可能將QCL源改變為在服務小區內傳輸的參考訊號,不可能將QCL源改變為非服務小區中的參考訊號。
UE可以執行測量並從相鄰小區發射的SSB匯出至少一些QCL屬性,這是UE執行RRM測量所需要做的。例如,為了在目標小區上執行SS-RSRP測量,UE必須與該目標的PSS同步,檢測SSS並解調PBCH DMRS。然後在SSS和可選的PBCH DMRS上測量SS-RSRP。為了執行這些動作,UE將至少必須找到SSB的平均時延並且可以容易地估計多普勒頻移。因此,UE可以容易地使用相鄰小區中的SSB作為用於PDCCH/PDSCH DMRS接收的QCL源,前提是UE先前在該SSB上執行測量。
為了能夠使用此功能,必須在QCL資訊中引入非服務單元的識別符號。這種識別符號的自然選擇是物理單元標識(PCI)。
如果在QCL資訊中引入PCI,網路可以將QCL源更新為非服務小區中的RS。一旦指示命令生效,網路就可以直接開始從新小區透過PDSCH傳輸資料。由於過程是同步的,因此網路和UE對更新的配置何時生效具有相同的理解。因此,可以消除資料通訊中的中斷。
快速失敗恢復
“快速”本質上意味著該過程應該比RLF後的RRC重建更快,消耗更少的資源。
鏈路恢復設計用於處理當gNB和UE處的波束由於例如UE移動或旋轉而變得不對準時的情況。UE將透過測量參考訊號來檢測這種情況,並且如果UE估計網路不再能夠到達它,則UE將採取行動來恢復與網路的連線。UE將首先透過搜尋候選波束參考訊號來找到新的候選波束。一旦UE已經找到RS,它將使用候選波束參考訊號作為定時參考來發送UL訊號。這種情況如圖3所示。
到目前為止,已經隱含地假設UE僅被允許重新連線到同一小區:候選參考訊號都屬於服務小區。
在所有候選參考訊號屬於同一小區的限制下,保證UE配置仍然有效,使得UE能夠直接繼續與網路的通訊。
然而,UE僅被允許連線到同一小區的限制在某種程度上是人為的。沒有什麼可以阻止網路將UE配置為也在其他小區中恢復。這種情況如圖4所示。
對於此處描述的多小區波束恢復,不能允許UE在所有合適的小區中執行小區重選,無法保證UE配置在任意小區中仍然有效。網路很可能在一些相鄰小區中重用了UE的C-RNTI。
BFR SSB資源和BFR CSIRS資源的當前定義不包括任何小區標識,兩個欄位都指服務小區中的參考訊號。但是,如果BFR SSB資源和BFR CSIRS資源被擴充套件到包括欄位以表示小區標識,UE也會在配置的單元中搜索候選波束。如果UE發現從另一小區傳輸的合適RS,UE也將被允許向該小區傳送波束恢復請求。