中國(guó)移動(dòng)清遠(yuǎn)分公司 廣東 清遠(yuǎn) 511500

一、問題背景

PRACH(Physical Random Access Channel,物理隨機(jī)接入信道),是UE一開始發(fā)起呼叫時(shí)的接入信道,UE接收到FPACH響應(yīng)消息后,會(huì)根據(jù)NodeB指示的信息在PRACH信道發(fā)送RRCConnectionRequest消息,進(jìn)行RRC連接的建立。

PRACH的隨機(jī)接入過程如下:

1.在下一個(gè)接入時(shí)隙集中獲得有效的上行接入時(shí)隙:在為相應(yīng)的ASC所配置的有效的RACH子信道號(hào)所對(duì)應(yīng)的接入時(shí)隙集中隨機(jī)選擇一個(gè)有效的接入時(shí)隙;假如在被選擇的時(shí)隙集合中沒有有效的接入時(shí)隙,那么從此ASC所對(duì)應(yīng)的下一個(gè)接入時(shí)隙集中所對(duì)應(yīng)的有效子信道集合中隨機(jī)選擇一個(gè)接入時(shí)隙。

2.在所選的ASC所對(duì)應(yīng)的有效簽名集中隨機(jī)選擇一個(gè)簽名。

3.設(shè)置前綴重傳計(jì)數(shù)器為PreambleRetransMax。

4.設(shè)置前綴的初始發(fā)射功率。

5.UE的物理層L1將向高層(MAC)報(bào)告狀態(tài)("RAC Hmessage transmitted"),并退出物理隨機(jī)接入過程。

在NR中的隨機(jī)接入過程使用了波束,其中SSB在時(shí)域周期內(nèi)有多次發(fā)送機(jī)會(huì),并且有相應(yīng)的編號(hào),其可分別對(duì)應(yīng)不同的波束,而對(duì)于UE而言,只有當(dāng)SSB的波束掃描信號(hào)覆蓋到UE時(shí),UE才有機(jī)會(huì)發(fā)送preamble。而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端收到UE的preamble時(shí),就知道下行最佳波束,換句話說,就是知道哪個(gè)波速指向了UE,因此SSB需要與preamble有一個(gè)關(guān)聯(lián),而preamble都是在PRAC Hoccasion才能進(jìn)行發(fā)送,則SSB與PRAC Hoccasion進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。

與4G僅支持單廣播波束相比,5G可支持SSB廣播多波束掃描,增強(qiáng)廣播信道覆蓋。

SSB配置為1/8波束時(shí)的覆蓋等性能差異,需要進(jìn)一步評(píng)估。

二、測(cè)試分析

在外場(chǎng)測(cè)試過程中,在基站覆蓋的法線方向上,NSA室外基站覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景下,實(shí)測(cè)覆蓋能力:SSB8波束>PRACH>SSB1波束>PUSCH。如下圖,

基站位于圖中右側(cè)方向,SSB 8波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)為左邊星點(diǎn)位置,SSB寬波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)為右邊星點(diǎn)位置。PRACH(Format0格式)覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)位于左右兩個(gè)星點(diǎn)位置中間。

測(cè)試過程中,相同物理點(diǎn)位SSB8波束RSRP比寬波束高6～7dB,SINR高6～7dB,但是速率接近。在SSB寬波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)位置,上行業(yè)務(wù)信道無速率,說明PUSCH 覆蓋先于SSB寬波束覆蓋受限。具體過程如下:

當(dāng)配置為8波束時(shí),在8波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn),終端接收到MIB消息,但接入受限,具體表現(xiàn)是:終端發(fā)送MSG1后,接收MSG2超時(shí),基站側(cè)顯示未收到MSG1,導(dǎo)致接入失敗。8波束時(shí),用戶最遠(yuǎn)可以接入的位置為8波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)和1波束覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)間的中間位置。

當(dāng)配置為1波束時(shí),在八波束極限接入的位置上無法搜索到小區(qū),靠近基站方向走半米后,可接收到SSB,在SSB寬波束覆蓋的最遠(yuǎn)點(diǎn)(圖中右邊星位置),用戶可接入成功,說明寬波束SSB先于PRACH受限。

在寬波束/8波束接入極限點(diǎn)接入后,均無法順利進(jìn)行上載業(yè)務(wù),掉話原因是測(cè)試業(yè)務(wù)采用AM模式且NSA終端上行發(fā)射功率受限(20dBm)。說明PUSCH 信道覆蓋小于SSB 寬波束

三、效果評(píng)估

在基站法線覆蓋方向上,對(duì)于NSA模式,覆蓋能力的大小關(guān)系如下:SSB8波束>PRACH>SSB1波束>PUSCH。當(dāng)采用SSB水平8波束波束,可以增強(qiáng)SSB 覆蓋,信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)6-8dB;8波束可增強(qiáng)因SSB覆蓋受限而限制的PRACH信道的覆蓋,但上行PUSCH覆蓋,無法通過SSB增強(qiáng)而提升。

在基站非法線覆蓋方向上,如下圖所示,上行信道(比如PUSCH或PRACH 信道)的天線增益在非法線方向遠(yuǎn)大于下行SSB,考慮到上下行發(fā)射功率和各信道解調(diào)門限的差異,非法線方向上行信道和下行SSB覆蓋大小關(guān)系,相比法線方向可能會(huì)有變化。

四、總結(jié)

SSB水平8波束部署時(shí),與1波束相比,優(yōu)點(diǎn)是:可增強(qiáng)SSB的覆蓋,非法線方向深度覆蓋場(chǎng)景的接入性能也可能得到增強(qiáng)。缺點(diǎn)是:SSB 僅增強(qiáng)廣播信號(hào)的覆蓋,對(duì)對(duì)業(yè)務(wù)速率無直接影響,配置為8波束,可能會(huì)出現(xiàn)手機(jī)信號(hào)顯示較高但無法進(jìn)行業(yè)務(wù)的問題。

另外,目前SSB8波束的波束切換等波束管理等功能,部分系統(tǒng)和芯片廠家的配合上仍有待進(jìn)一步優(yōu)化,正在加緊推動(dòng)中。建議對(duì)于通用地面覆蓋,以水平8波束為主;對(duì)于高樓場(chǎng)景,建議靈活采用多層垂直廣播波束進(jìn)行深度覆蓋。