在2021年4月3GPP确定了5G标准演进为5G-Advanced之后,12月5G-A第一个版本R18确定了后续工作计划和立项内容。1月7日,中国移动联合中国通信学会、中国通信标准化协会以线上、线下相结合的方式,举办“5G-Advanced技术与标准研讨暨3GPP R18标准立项解读”活动。
中国电信李南希对NR上行覆盖增强进行了解读。他表示,无线网络覆盖性能对运营商而言至关重要,它不仅直接影响网络的建设成本,还影响到相关的运营成本。随着移动通信步入5G时代,覆盖问题逐渐显露,并受到业界的广泛关注。究其原因,首先是5G系统工作频点更高,面临更大的穿透损耗及路径损耗;其次,5G网络致力于提高更优质的用户体验速率,因此对覆盖性能也提出了更高的要求。
R17覆盖增强需求工作回顾
李南希介绍,为了研究5G网络的覆盖情况,3GPP于RAN #86次全会通过覆盖增强的SI立项,旨在针对上下行信道开展覆盖性能的评估,甄别覆盖瓶颈信道,同时研究潜在覆盖增强方案。
覆盖性能的评估方面,主要确定了仿真方法,包括仿真场景、仿真参数、评估准则。具体来看,按照具体场景分为城市、乡村、室内室外,按照视距情况分为视距、非视距,按照业务类型分为eMBB和VoIP。仿真参数制定方面,确定了包括数据信道、控制信道、随机接入信道以及广播信道的所有上下行仿真参数。评估准则方面,除了沿用LTE时代的MCL准则外,还引入了ML准则以及MPL准则,其中ML准则是在MCL的基础上考虑了5G大规模天线,引入天线阵列增益的影响,MPL准则更加考虑运营商的实际布网需求,评估给定站间距下的期望性能。
甄别覆盖瓶颈信道方面,基于R17 SI阶段确定的仿真方法,产业链各公司开展了相关仿真评估工作,最后甄别出FR1、FR2的瓶颈信道,主要包括PUSCH、PUCCH、Msg3以及PRACH信道。
潜在覆盖增强研究方面,R17 SI从时域、频率域、功率域等,分别针对PUSCH开展覆盖增强研究工作,针对PUCCH信道研究了动态重复常数指示和联合信道估计等方案。此外还针对Msg3以及PRACH等信道开展相关覆盖增强化研究工作以及仿真评估工作。
基于R17 SI阶段的丰富研究成果,3GPP RAN #90次全会上通过了R17的覆盖增强标准化项目,主要针对上行瓶颈信道展开覆盖增强的相关标准化工作,包括对PUSCH,PUCCH,Msg3 of PUSCH信道的增强。目前已基本完成RAN1标准化工作,预计2022年3月完成Core part,9月完成Perf.part。
R18覆盖增强需求基本确定
针对R17 SI阶段甄别出的覆盖瓶颈信道以及WI阶段的标准化工作内容,可以看出,R17 WI阶段的标准化工作内容已经涵盖了大部分的覆盖瓶颈信道。李南希表示,因此在R18的立项过程中,覆盖增强需求就成为其中的一个关键问题。
李南希介绍,对比R17覆盖增强方案在SI阶段的性能评估与期望性能,可以发现仍存在一定差距。R17 SI阶段研究过功率域的相关增强方案,提升UE发射功率可以有效提升上行覆盖。PRACH被甄别为覆盖瓶颈信道,但是未在R17做相应增强。
针对上述覆盖增强需求,3GPP于RAN #94全会上通过了R18覆盖增强立项。在WI Scope讨论阶段,确立了三个方面的工作。
第一方面,PRACH覆盖增强(RAN1,RAN2),采用相同波束的多PRACH传输,针对4步RACH。研究论证后,标准化采用不同波束的多PRACH传输。PRACH增强针对FR2,适用时也可用于FR1;PRACH增强针对短PRACH格式,适用时也可以用于长格式。
第二方面,功率域增强,一是基于RAN4工作“提高CA和DC的UE功率上限”,实现相关增强(需RAN4相关工作完成后进一步澄清)。二是降低MPR/PAR(最大功率回退/分均功率比)相关增强,包括DFT-S-OFDM的频域频谱成形(w/or w/o频谱扩展),tone reservation(RAN4,RAN1),主要以一定的频率资源为代价,换取MPR/PAR的降低,从而改善覆盖性能。
第三方面,支持DFT-S-OFDM和CP-OFDM的动态波形切换(RAN1)。目前上行波形通过RC配置,无法很好的适配动态信道变化。支持这项特性后,对于覆盖受限场景可以快速将波形切换为DFT-S-OFDM从而改善一个覆盖情况。
R18覆盖增强初步工作计划
目前功率域增强部分内容尚不明确,需要在今年3月(或6月)RAN全会上进一步明确scope。同时,RAN1/4标准化工作于2022年Q4启动,预计2023年12月完成Core part,2024年6月完成Perf.Part。
具体来看,2022年Q4,针对PRACH增强,讨论相同波束的多PRACH传输触发/启动机制,传输次数及传输图样,增强型UE/普通UE的区分方法以及冲突处理。针对DFT-S-OFDM和CP-OFDM的动态波形切换,讨论并确定动态指示方法,相关信令设计。研究并评估不同波束的多PRACH传输。研究并评估功率域增强方案,包括“提高CA和DC的UE功率上限”相关增强以及降低MPR/PAR方案。
2023年H1,针对PRACH增强,细化相关方案及设计针对波形动态切换,讨论并确定是否支持CG/DG的动态波形切换。基于研究进展,确定是否标准化不同波束多PRACH传输及功率域增强方案,如需标准化则进一步讨论并确定方案设计。
2023年H2,完成PRACH,DFT-S-OFDM和CP-OFDM的动态波形切换增强标准化工作。基于2023年H1得出的结论,如需要进行不同波束的多PRACH传输增强,功率域增强,完成相关标准化工作。完成RAN1,RAN2,RAN4 CR。
最后,李南希表示,中国电信希望与业界携手,共同努力,最终顺利完成R18的覆盖增强标准化工作,为用户提供更加优质的无线网络覆盖。