一種基于業(yè)務(wù)、移動速度優(yōu)化5G 無線鏈路檢測策略的方法

［鄧也 譚裴 蔡金青 潘浩 古莉姍］

1 引言

在NR 網(wǎng)絡(luò)中，由于多普勒頻移的影響終端的無線性能對于移動速率較敏感。高速用戶與低速用戶相比，符號間干擾變大，信道估計的準(zhǔn)確性降低?，F(xiàn)有的無線鏈路檢測技術(shù)主要思路為，終端PHY 層在評估周期內(nèi)監(jiān)控RLMRS 資源（Reference Signal for RLM:SSB 資源或者CSI-RS資源）質(zhì)量（根據(jù)PDCCH 中DCI Format1-0 中對應(yīng)的無線質(zhì)量，可以是RSRP、RSRQ、SNR 或者Bler），所有RLM-RS 資源質(zhì)量均低于Qout 門限時，在上報周期上報OOS 指示至上層，表征此次無線鏈路檢測RLM 為失步狀態(tài)。其中評估周期及上報周期由頻段、DRX 周期、P 值等決定，評估周期及上報周期以滑窗形式工作（先評估再上報，周期在時域有一定重合）。上層收到PHY 層上報的第一個OOS 失步指示后，開始累計計數(shù)。一旦連續(xù)計數(shù)達(dá)到N310 計數(shù)器設(shè)置時（如未達(dá)到N310 計數(shù)時，收到IS 同步，則計數(shù)器清零），上層判斷無線鏈路預(yù)失步。預(yù)失步后終端側(cè)開啟T311 計時器，計時器工作時間內(nèi)判斷是否收到N311 個IS 同步（所有RLM-RS 資源中有任意一個RLM-RS 資源質(zhì)量高于Qin 門限）指示。如果收到則同步正常，如果未收到則終端進(jìn)入失步狀態(tài)。終端后期進(jìn)入小區(qū)選擇，RRC 重建流程。

現(xiàn)有無線鏈路檢測技術(shù)不考慮終端承載業(yè)務(wù)之間的區(qū)別，而不同的業(yè)務(wù)對于無線鏈路環(huán)境的要求存在一定的區(qū)別。采用同一小區(qū)所有連接態(tài)終端統(tǒng)一無線鏈路檢測策略形式。而隨著5G 商用多場景的逐步鋪開，單純的EMBB 業(yè)務(wù)將逐步演進(jìn)為三場景（以及后期的四場景）并存模式，三場景中以URLLC 場景對于無線時延、信號質(zhì)量要求最高。這就需要無線鏈路檢測頻率更高，精確度更加精準(zhǔn)才能保證端到端通信過程無線側(cè)的質(zhì)量。本文提出一套新的無線鏈路檢測策略，可通過在特定業(yè)務(wù)的測量判斷終端的運(yùn)行速度狀態(tài)（暫定為超高速、高速、低速三種形態(tài)）。更加及時有效的對于無線鏈路進(jìn)行檢測。

2 關(guān)鍵技術(shù)介紹

2.1 終端移動速度判定

終端如何判定移動速度：不同5QI 業(yè)務(wù)建立過程中GNB 側(cè)指示頻偏檢測策略參數(shù)組（主要包括策略優(yōu)先級及檢測參數(shù)），終端自主通過頻偏檢測策略判定移動速度歸屬范圍（超高速、高速、低速）。

2.2 無線鏈路檢測方式選擇

終端根據(jù)業(yè)務(wù)、移動速度情況啟用不同無線鏈路檢測方式：不同5QI 業(yè)務(wù)建立過程中GNB 側(cè)指示終端無線鏈路檢測策略參數(shù)組（主要包括策略優(yōu)先級及終端不同移動速度狀態(tài)下使用不同的無線鏈路檢測策略），終端PHY層按照不同的無線鏈路檢測策略完成無線鏈路檢測并上報至上層。

2.3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式

（1）針對特殊業(yè)務(wù)專用QOS flow 承載建立過程，PCF 會通過SMF 向AMF 下發(fā)專用QOS flow 承載建立過程，伴隨QoS 更新觸發(fā)的PDU 會話修改流程有如下幾種場景。UE 發(fā)起PDU 會話修改、SMF 發(fā)起PDU 會話修改、AN 發(fā)起PDU 會話修改，以SMF 發(fā)起PDU 會話修改為例，如圖1 所示。

圖1 SMF 發(fā)起PDU 會話修改流程

AMF 向（R）AN 發(fā)送PDU Session Resource Modify Request，請求中包含從SMF 獲得的N2 SM Information、N1 SM Container（PDU Session Modification Command）。

GNB 側(cè)可以通過PDU Session ID、SST（切片信息）、5QI 信息明確終端需要建立的業(yè)務(wù)類型，并針對不同的業(yè)務(wù)分配不同的頻偏檢測策略參數(shù)組、無線鏈路檢測策略參數(shù)組。

（2）GNB 側(cè)通過Uu 口下發(fā)RRC Reconfiguration 消息至終端側(cè)以建立專用承載，其中攜帶本提案新增頻偏檢測策略參數(shù)組、無線鏈路檢測策略參數(shù)組。本處（2）章節(jié)按照流程順序主要先介紹頻偏檢測策略參數(shù)組。

頻偏檢測策略參數(shù)組（Frequency offset detection）主要包括以下參數(shù)。

①策略優(yōu)先級（Policy priority）：不同5QI 業(yè)務(wù)建立會觸發(fā)不同策略組下發(fā)，每種策略組中存在一個策略優(yōu)先級，數(shù)字越小，優(yōu)先級越高，當(dāng)終端本地存儲多個策略組時，以優(yōu)先級最高策略組為準(zhǔn)（終端攜帶多業(yè)務(wù)，根據(jù)5QI 中對應(yīng)的最高策略優(yōu)先級為準(zhǔn)）。當(dāng)業(yè)務(wù)承載釋放時，策略組隨之失效。優(yōu)先級初步定義為3 bit，取值范圍為000-111，共計8 個等級。

② 頻偏啟測測量頻率（Measurement frequency）：終端側(cè)收到頻偏檢測策略參數(shù)組后，首先判斷策略優(yōu)先級是否高于現(xiàn)有頻偏策略優(yōu)先級。

如高于現(xiàn)有策略優(yōu)先級，則以參數(shù)組中攜帶的頻偏啟測測量頻率為頻率（此處是時間頻率，表征以時間周期去測量）周期性測量終端相對于GNB 側(cè)頻點(diǎn)頻率差Δf，終端根據(jù)Δf/f 是否達(dá)到高速頻偏判斷門限、超高速頻偏判斷門限決定是否向上層上報頻偏指示。頻偏啟測測量頻率單位為100 ms，初步定義為3 bit，取值范圍為000-111，共計8 個等級，分別對應(yīng)100 ms 至800 ms。初步定義為ms 500（即110）終端側(cè)測量一次多普勒頻移（PHY 層每500 ms 向上層上報一次頻偏）。

①高速連續(xù)上報計數(shù)門限（High speed counting threshold）：上層根據(jù)連續(xù)收到的頻偏指示是否連續(xù)上報計數(shù)門限判斷終端處于那個區(qū)間移動速度，初步定義為5 bit，00000-11111，初步選定10，即連續(xù)收到10 個高速指示（按照500 ms 上報1 次，即5 s）。

② 高速頻偏判斷門限（High speed threshold）：初步定義為2 bit，00～11，其中01 代表為200 km/h，對應(yīng)的Δf/f 為1.85*10-7。

③超高速頻偏判斷門限（Super High speed threshold）：初步定義為2 bit，00～11，其中10 代表為400 km/h，對應(yīng)的Δf/f 為3.7*10-7。

④ 高速狀態(tài)下頻偏測量頻率（High speed Measu-rement frequency）：上層一旦收到超過連續(xù)上報計數(shù)門限的高速頻偏判斷門限或者超高速頻偏判斷門限。判定終端屬于高速移動（高速狀態(tài)及超高速狀態(tài)）速度范圍后，放緩頻偏測量頻率，上層指示PHY 層以高速狀態(tài)下頻偏測量頻率測量頻偏、一旦出現(xiàn)連續(xù)低速連續(xù)上報計數(shù)門限超過低速連續(xù)上報計數(shù)門限，則判斷終端又進(jìn)入低速狀態(tài)，恢復(fù)頻偏啟測測量頻率測量。初步定義為2 bit，00～11，高速狀態(tài)（高速狀態(tài)及超高速狀態(tài)）下頻偏測量頻率初步定義為每5 秒終端側(cè)測量一次多普勒頻移。

⑤低速連續(xù)上報計數(shù)門限（low speed Measurement frequency）：上層根據(jù)連續(xù)收到的頻偏指示是否超過連續(xù)上報計數(shù)門限判斷終端低于高速頻偏判斷門限，初步定義為3 bit，000～111，初步選定011，即連續(xù)收到3 個非高速速指示（按照5 秒上報1 次，即15 秒內(nèi)采樣3 次均為非高速指示）。

如低于現(xiàn)有策略優(yōu)先級，則維持原有頻偏啟測測量頻率，其中判斷終端速度狀態(tài)參數(shù)仍以下原有策略優(yōu)先級的高速連續(xù)上報計數(shù)門限、高速頻偏判斷門限、超高速頻偏判斷門限、高速狀態(tài)下頻偏測量頻率、低速連續(xù)上報計數(shù)門限判斷。

其中具體參數(shù)應(yīng)用參見圖2 所示。

圖2 基于業(yè)務(wù)、移動速度優(yōu)化5G 無線鏈路檢測策略流程圖

（3）終端側(cè)在QOS flow 承載業(yè)務(wù)建立過程收到頻偏檢測策略參數(shù)組后，以頻偏啟測測量頻率檢測頻偏比例與高速頻偏判斷門限、超高速頻偏判斷門限，PHY 層上報至上層，上層判斷當(dāng)滿足連續(xù)達(dá)到門限次數(shù)滿足高速連續(xù)上報計數(shù)門限，則定義終端移動速度狀態(tài)為高速、超高速。

一旦終端自主判斷進(jìn)入高速、超高速狀態(tài)后，則放緩頻偏測量頻率，以高速狀態(tài)下頻偏測量頻率測量頻偏并上報，一旦出現(xiàn)連續(xù)非高速連續(xù)上報計數(shù)門限超過低速連續(xù)上報計數(shù)門限，則判斷終端又進(jìn)入低速狀態(tài)，恢復(fù)頻偏啟測測量頻率測量。

至此，終端上層已經(jīng)能確認(rèn)終端的移動速度狀態(tài)，并能根據(jù)參數(shù)組及時變更終端移動速度狀態(tài)。具體速度狀態(tài)分成低速狀態(tài)、高速狀態(tài)、超高速狀態(tài)，具體的速度檢測時序圖如圖3 所示。

圖3 終端側(cè)判斷移動速度時序圖

（4）根據(jù)終端不同的移動速度狀態(tài)，分別采用不同的無線鏈路檢測策略更加精準(zhǔn)的判斷終端無線鏈路狀態(tài)。

針對低速狀態(tài)終端，仍然按照原有的無線鏈路檢測策略，即按照原有配置的頻率評估上報是否OOS，并通過N310 計數(shù)器判斷是否無線鏈路預(yù)失步（連續(xù)收到N310 個OOS，終端進(jìn)入預(yù)失步狀態(tài)）。

原有的無線鏈路檢測策略為：終端PHY 層在評估周期內(nèi)監(jiān)控RLM-RS 資源（Reference Signal for RLM:SSB 資源或者CSI-RS 資源）質(zhì)量（根據(jù)PDCCH 中DCI Format1-0中對應(yīng)的無線質(zhì)量，可以是RSRP、RSRQ、SNR 或者Bler），所有RLM-RS 資源質(zhì)量均低于Qout 門限時，在上報周期上報OOS 指示至上層，表征此次無線鏈路檢測RLM 為失步狀態(tài)。其中評估周期及上報周期由頻段、DRX 周期、P 值等決定（具體可以參看3GPP TS 38.133[1]第八章節(jié)），評估周期及上報周期以滑窗形式工作（先評估再上報，周期在時域有一定重合）。

上層收到PHY 層上報的第一個OOS 失步指示后，開始累計計數(shù)。一旦連續(xù)計數(shù)達(dá)到N310 計數(shù)器設(shè)置時（如未達(dá)到N310 計數(shù)時，收到IS 同步，則計數(shù)器清零），上層判斷無線鏈路預(yù)失步。

針對高速及超高速狀態(tài)終端，使用步驟2 中Uu 口下發(fā)RRC Reconfiguration建立專用承載消息中無線鏈路檢測策略參數(shù)組進(jìn)行無線鏈路檢測。具體無線鏈路檢測策略參數(shù)組包括如下參數(shù)，以下參數(shù)都是用于對于原有的無線鏈路檢測策略進(jìn)行修正，以更加精確快速的判斷高速移動且承載特定業(yè)務(wù)終端的無線鏈路情況：

高速狀態(tài)Qout-RSRP offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）對應(yīng)的RSRP 做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的RSRP 加上高速狀態(tài)Qout-RSRP offset進(jìn)行修正，初步設(shè)定為2 dBm，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格（具體修正尺度可以根據(jù)優(yōu)化經(jīng)驗多次迭代最終選擇offset）。

高速狀態(tài)Qout-SINR offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）對應(yīng)的SINR 做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的SINR 加上高速狀態(tài)Qout-SINR offset進(jìn)行修正，初步設(shè)定為2 dB，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格（具體修正尺度可以根據(jù)優(yōu)化經(jīng)驗多次迭代最終選擇offset）。

高速狀態(tài)Qout-Bler offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的Bler減去高速狀態(tài)Qout-Bler offset進(jìn)行修正，初步設(shè)定為1%，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格（具體修正尺度可以根據(jù)優(yōu)化經(jīng)驗多次迭代最終選擇offset）。

針對超高速及超高速狀態(tài)終端，使用步驟2 中Uu 口下發(fā)RRC Reconfiguration建立專用承載消息中無線鏈路檢測策略參數(shù)組進(jìn)行無線鏈路檢測。具體無線鏈路檢測策略參數(shù)組包括如下參數(shù)，以下參數(shù)都是用于對于原有的無線鏈路檢測策略進(jìn)行修正，以更加精確快速地判斷高速移動且承載特定業(yè)務(wù)終端的無線鏈路情況。

超高速狀態(tài)Qout-RSRP offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）對應(yīng)的RSRP 做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的RSRP 加上超高速狀態(tài)Qout-RSRP offset進(jìn)行修正，初步設(shè)定為4 dBm，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。

超高速狀態(tài)Qout-SINR offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSync Threshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）對應(yīng)的SINR做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的SINR 加上超高速狀態(tài)Qout-SINR offset 進(jìn)行修正，初步設(shè)定為4 dB，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。

超高速狀態(tài)Qout-Bler offset：如果判決UE 處于高速移動狀態(tài)，且終端側(cè)采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC中下發(fā)的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如無下發(fā)，則對應(yīng)10%誤碼率）做為失步檢測門限，則將對應(yīng)的Bler 減去超高速狀態(tài)Qout-Bler offset 進(jìn)行修正，初步設(shè)定為3%，失步檢測標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。

（5）新的無線鏈路檢測策略是在步驟二中下發(fā)，且策略內(nèi)容根據(jù)移動速度狀態(tài)僅對Qout 門限進(jìn)行修正，針對高速或者超高速狀態(tài)下的終端，終端側(cè)的Qout 門限更加嚴(yán)格，所以評估結(jié)果出現(xiàn)OOS 可能性增加，評估周期、上報周期均維持原有算法，不做修正。針對高速移動終端更加及時有效的進(jìn)行無線鏈路進(jìn)行檢測，如圖4 所示。

圖4 終端側(cè)無線鏈路檢測時序圖

如評估周期仍然按照3GPP TS 38.133[1]中相應(yīng)章節(jié)中評估，如圖5 為CSI-RS 作為RLM 資源時在FR1 頻段下的評估周期。

圖5 CSI-RS 作為RLM 資源時在FR1 頻段下的評估周期

具體實(shí)現(xiàn)流程如圖6 所示。

圖6 基于業(yè)務(wù)、移動速度優(yōu)化5G 無線鏈路檢測策略總體思路圖

3 小結(jié)

本方法通過業(yè)務(wù)建立過程中下發(fā)頻偏檢測策略，讓終端自主檢測頻偏并預(yù)估移動速度。根據(jù)終端歸屬不同速度區(qū)間來定義不同的無線鏈路檢測策略，讓終端能更加精準(zhǔn)高效上報無線鏈路狀態(tài)，可有效提升5G 終端性能，擴(kuò)大5G 應(yīng)用場景。