beamManagementidle初始接入过程

Posted 2022-12-05 modem协议笔记

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NR中所有的上下行信道的发送和接收都是基于波束。基站通过对信道质量的测量来动态选择UE和基站之间波束的方向和频率，进而完成通信。NR使用的频率信号是高频信号，高频意味着波长越短，天线也就越短。当无线信号辐射变为波束形状后，就很难使用单个的天线传输同时覆盖多个UE，因而NR的天线数量大大增加，形成更多波束，提升覆盖；NR使用Massive MIMO技术时，就需要使用大规模天线阵列，进而实现多用户空分，提升频谱利用率; 提升能量利用率，满足覆盖需求（特别是高频）。beam forming 不是本篇的重点(其实我也不太会)，可以百度看下具体内容。这里只关注3GPP spec中相关的波束管理的内容。

本篇的内容分散在38.331 ，38.321，38.212,38,213,38.214等。波束管理分为上行和下行波束管理，换个角度又可以分成idle 初始接入过程和connected mode过程，先看idle 初始接入过程。

 

idle 初始接入过程

首先根据支持band的情况进行底层扫频，decode 到SIB1时，可以通过ssb-PositionsInBurst 确定当前小区对应的SSB 数量信息。

inOneGroup(8bits): 当每半帧SSB max number=4时，最左边的4bit有效(从左到右依次为SSB 0～3)，其余4个暂时忽略；当每半帧SSB max number=8时，8个bits都有效，从左至右分别为SSB 0～7；当每半帧SSB max number=64时，8个bits都有效，从左至右，第一个bits对应SSB0，8，16，24，32，40，48，56；第二个bit对应SSB1，9，17，25，33，41，49，57；第三个bit对应 SSB 2，10，18，26，34，42，49，58,依次类推。bit=1代表对应的SSB有正常传输，就是在环境中有这个ssb，bit=0，代表环境中没有这个SSB。L=64的情况对应的是FR2， 在FR1中 L=4/8。如果对应的是FR2，那还会有groupPresence出现。

groupPresence(8bits) 针对的是SSB L=64的情况，用8bits表示，从左至右分别表示一组 SSB的情况，第一个bit对应SSB0～7，第二个bit对应SSB 8～15，第三个bit对应SSB 16～23，第4个bit对应SSB 24～31，第5个bit对应SSB 32~39，第6个bit对应SSB 40～47，第7个bit对应SSB 48～55，第8个bit对应SSB 56～63。\\n\\n每半帧SSB max number L的确定与频谱相关，UE在小区搜索过程中就可以确定L的值，详见NR小区搜索(一)SSB。

举个例子 假如L=8，配置如下，那代表这个小区对应的SSB 0~7都有在传输，UE正常情况下可以测量到SSB0～7的信号值。

ssb-PositionsInBurst

inOneGroup '11111111'B

假如L=64

ssb-PositionsInBurst

inOneGroup '10101010'

groupPresence '01000000'

groupPresence代表SSB 8~15有在传输；具体还要看inOneGroup 代表实际SSB 8，10，12，14有在传输，UE可以在现实环境中测量到SSB 8/10/12/14的信号值。SSB信息确定之后，UE小区搜索阶段就会选SSB信号最强的那个驻留，之后会进行随机接入，进行注册，在发起RACH发送preamble的时候，网络端就可以通过preamble确定UE所选的SSB，进而确定UE驻留小区的具体SSB信息，完成UE和基站的SSB beam配对，NR PRACH(四)PRACH与SSB的映射PRACH(四)PRACH与SSB的映射有解释preamble和SSB的关系，当然这里为了连续性还是简单看下。

假设L=8，inOneGroup '11111111'B   网络实际发送了SSB 0~7。

ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB eight : 4, N=8,R=4, N=8 代表一个RO 映射到8个SSB，SSB n 就有4个连续的CB preamble，每个RO 的起始preamble index 是n*totalNumberOfRA-Preambles /N ，则SSB0 对应的CB preamble 为0～3，SSB1对应的CB preamble 为8～11，SSB2 对应的CB preamble 为16～19，SSB3对应的CB preamble 为 24～27，SSB4对应的CB preamble 为 32～35,SSB5对应的CB preamble 为 40～43,SSB6对应的CB preamble 为 48～51,SSB7对应的CB preamble 为 56～59。

如上图38.321中的描述，在发起initial RA前，UE会根据SIB1中的rsrp-ThresholdSSB,选取满足门限的SSB，如果所有的SSB都不满足门限，就任意选择一个SSB。SSB与PRACH配置相关联，UE选择关联的PRACH发送 msg1，基站侧通过对应的CB preamble就知道UE驻留的SSB信息，进而基站就会在UE选择的的SSB的方向上返回msg2/msg4，完成初始接入阶段，这就是基于波束的初始训练过程。