一种基于业务、移动速度优化5G 无线链路检测策略的方法

2023-01-27邓也谭裴蔡金青潘浩古莉姗

广东通信技术 2022年12期

［邓也谭裴蔡金青潘浩古莉姗］

1 引言

在NR 网络中，由于多普勒频移的影响终端的无线性能对于移动速率较敏感。高速用户与低速用户相比，符号间干扰变大，信道估计的准确性降低。现有的无线链路检测技术主要思路为，终端PHY 层在评估周期内监控RLMRS 资源（Reference Signal for RLM:SSB 资源或者CSI-RS资源）质量（根据PDCCH 中DCI Format1-0 中对应的无线质量，可以是RSRP、RSRQ、SNR 或者Bler），所有RLM-RS 资源质量均低于Qout 门限时，在上报周期上报OOS 指示至上层，表征此次无线链路检测RLM 为失步状态。其中评估周期及上报周期由频段、DRX 周期、P 值等决定，评估周期及上报周期以滑窗形式工作（先评估再上报，周期在时域有一定重合）。上层收到PHY 层上报的第一个OOS 失步指示后，开始累计计数。一旦连续计数达到N310 计数器设置时（如未达到N310 计数时，收到IS 同步，则计数器清零），上层判断无线链路预失步。预失步后终端侧开启T311 计时器，计时器工作时间内判断是否收到N311 个IS 同步（所有RLM-RS 资源中有任意一个RLM-RS 资源质量高于Qin 门限）指示。如果收到则同步正常，如果未收到则终端进入失步状态。终端后期进入小区选择，RRC 重建流程。

现有无线链路检测技术不考虑终端承载业务之间的区别，而不同的业务对于无线链路环境的要求存在一定的区别。采用同一小区所有连接态终端统一无线链路检测策略形式。而随着5G 商用多场景的逐步铺开，单纯的EMBB 业务将逐步演进为三场景（以及后期的四场景）并存模式，三场景中以URLLC 场景对于无线时延、信号质量要求最高。这就需要无线链路检测频率更高，精确度更加精准才能保证端到端通信过程无线侧的质量。本文提出一套新的无线链路检测策略，可通过在特定业务的测量判断终端的运行速度状态（暂定为超高速、高速、低速三种形态）。更加及时有效的对于无线链路进行检测。

2 关键技术介绍

2.1 终端移动速度判定

终端如何判定移动速度：不同5QI 业务建立过程中GNB 侧指示频偏检测策略参数组（主要包括策略优先级及检测参数），终端自主通过频偏检测策略判定移动速度归属范围（超高速、高速、低速）。

2.2 无线链路检测方式选择

终端根据业务、移动速度情况启用不同无线链路检测方式：不同5QI 业务建立过程中GNB 侧指示终端无线链路检测策略参数组（主要包括策略优先级及终端不同移动速度状态下使用不同的无线链路检测策略），终端PHY层按照不同的无线链路检测策略完成无线链路检测并上报至上层。

2.3 技术实现方式

（1）针对特殊业务专用QOS flow 承载建立过程，PCF 会通过SMF 向AMF 下发专用QOS flow 承载建立过程，伴随QoS 更新触发的PDU 会话修改流程有如下几种场景。UE 发起PDU 会话修改、SMF 发起PDU 会话修改、AN 发起PDU 会话修改，以SMF 发起PDU 会话修改为例，如图1 所示。

图1 SMF 发起PDU 会话修改流程

AMF 向（R）AN 发送PDU Session Resource Modify Request，请求中包含从SMF 获得的N2 SM Information、N1 SM Container（PDU Session Modification Command）。

GNB 侧可以通过PDU Session ID、SST（切片信息）、5QI 信息明确终端需要建立的业务类型，并针对不同的业务分配不同的频偏检测策略参数组、无线链路检测策略参数组。

（2）GNB 侧通过Uu 口下发RRC Reconfiguration 消息至终端侧以建立专用承载，其中携带本提案新增频偏检测策略参数组、无线链路检测策略参数组。本处（2）章节按照流程顺序主要先介绍频偏检测策略参数组。

频偏检测策略参数组（Frequency offset detection）主要包括以下参数。

①策略优先级（Policy priority）：不同5QI 业务建立会触发不同策略组下发，每种策略组中存在一个策略优先级，数字越小，优先级越高，当终端本地存储多个策略组时，以优先级最高策略组为准（终端携带多业务，根据5QI 中对应的最高策略优先级为准）。当业务承载释放时，策略组随之失效。优先级初步定义为3 bit，取值范围为000-111，共计8 个等级。

② 频偏启测测量频率（Measurement frequency）：终端侧收到频偏检测策略参数组后，首先判断策略优先级是否高于现有频偏策略优先级。

如高于现有策略优先级，则以参数组中携带的频偏启测测量频率为频率（此处是时间频率，表征以时间周期去测量）周期性测量终端相对于GNB 侧频点频率差Δf，终端根据Δf/f 是否达到高速频偏判断门限、超高速频偏判断门限决定是否向上层上报频偏指示。频偏启测测量频率单位为100 ms，初步定义为3 bit，取值范围为000-111，共计8 个等级，分别对应100 ms 至800 ms。初步定义为ms 500（即110）终端侧测量一次多普勒频移（PHY 层每500 ms 向上层上报一次频偏）。

①高速连续上报计数门限（High speed counting threshold）：上层根据连续收到的频偏指示是否连续上报计数门限判断终端处于那个区间移动速度，初步定义为5 bit，00000-11111，初步选定10，即连续收到10 个高速指示（按照500 ms 上报1 次，即5 s）。

② 高速频偏判断门限（High speed threshold）：初步定义为2 bit，00～11，其中01 代表为200 km/h，对应的Δf/f 为1.85*10-7。

③超高速频偏判断门限（Super High speed threshold）：初步定义为2 bit，00～11，其中10 代表为400 km/h，对应的Δf/f 为3.7*10-7。

④ 高速状态下频偏测量频率（High speed Measu-rement frequency）：上层一旦收到超过连续上报计数门限的高速频偏判断门限或者超高速频偏判断门限。判定终端属于高速移动（高速状态及超高速状态）速度范围后，放缓频偏测量频率，上层指示PHY 层以高速状态下频偏测量频率测量频偏、一旦出现连续低速连续上报计数门限超过低速连续上报计数门限，则判断终端又进入低速状态，恢复频偏启测测量频率测量。初步定义为2 bit，00～11，高速状态（高速状态及超高速状态）下频偏测量频率初步定义为每5 秒终端侧测量一次多普勒频移。

⑤低速连续上报计数门限（low speed Measurement frequency）：上层根据连续收到的频偏指示是否超过连续上报计数门限判断终端低于高速频偏判断门限，初步定义为3 bit，000～111，初步选定011，即连续收到3 个非高速速指示（按照5 秒上报1 次，即15 秒内采样3 次均为非高速指示）。

如低于现有策略优先级，则维持原有频偏启测测量频率，其中判断终端速度状态参数仍以下原有策略优先级的高速连续上报计数门限、高速频偏判断门限、超高速频偏判断门限、高速状态下频偏测量频率、低速连续上报计数门限判断。

其中具体参数应用参见图2 所示。

图2 基于业务、移动速度优化5G 无线链路检测策略流程图

（3）终端侧在QOS flow 承载业务建立过程收到频偏检测策略参数组后，以频偏启测测量频率检测频偏比例与高速频偏判断门限、超高速频偏判断门限，PHY 层上报至上层，上层判断当满足连续达到门限次数满足高速连续上报计数门限，则定义终端移动速度状态为高速、超高速。

一旦终端自主判断进入高速、超高速状态后，则放缓频偏测量频率，以高速状态下频偏测量频率测量频偏并上报，一旦出现连续非高速连续上报计数门限超过低速连续上报计数门限，则判断终端又进入低速状态，恢复频偏启测测量频率测量。

至此，终端上层已经能确认终端的移动速度状态，并能根据参数组及时变更终端移动速度状态。具体速度状态分成低速状态、高速状态、超高速状态，具体的速度检测时序图如图3 所示。

图3 终端侧判断移动速度时序图

（4）根据终端不同的移动速度状态，分别采用不同的无线链路检测策略更加精准的判断终端无线链路状态。

针对低速状态终端，仍然按照原有的无线链路检测策略，即按照原有配置的频率评估上报是否OOS，并通过N310 计数器判断是否无线链路预失步（连续收到N310 个OOS，终端进入预失步状态）。

原有的无线链路检测策略为：终端PHY 层在评估周期内监控RLM-RS 资源（Reference Signal for RLM:SSB 资源或者CSI-RS 资源）质量（根据PDCCH 中DCI Format1-0中对应的无线质量，可以是RSRP、RSRQ、SNR 或者Bler），所有RLM-RS 资源质量均低于Qout 门限时，在上报周期上报OOS 指示至上层，表征此次无线链路检测RLM 为失步状态。其中评估周期及上报周期由频段、DRX 周期、P 值等决定（具体可以参看3GPP TS 38.133[1]第八章节），评估周期及上报周期以滑窗形式工作（先评估再上报，周期在时域有一定重合）。

上层收到PHY 层上报的第一个OOS 失步指示后，开始累计计数。一旦连续计数达到N310 计数器设置时（如未达到N310 计数时，收到IS 同步，则计数器清零），上层判断无线链路预失步。

针对高速及超高速状态终端，使用步骤2 中Uu 口下发RRC Reconfiguration建立专用承载消息中无线链路检测策略参数组进行无线链路检测。具体无线链路检测策略参数组包括如下参数，以下参数都是用于对于原有的无线链路检测策略进行修正，以更加精确快速的判断高速移动且承载特定业务终端的无线链路情况：

高速状态Qout-RSRP offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下发的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如无下发，则对应10%误码率）对应的RSRP 做为失步检测门限，则将对应的RSRP 加上高速状态Qout-RSRP offset进行修正，初步设定为2 dBm，失步检测标准更加严格（具体修正尺度可以根据优化经验多次迭代最终选择offset）。

高速状态Qout-SINR offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下发的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如无下发，则对应10%误码率）对应的SINR 做为失步检测门限，则将对应的SINR 加上高速状态Qout-SINR offset进行修正，初步设定为2 dB，失步检测标准更加严格（具体修正尺度可以根据优化经验多次迭代最终选择offset）。

高速状态Qout-Bler offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下发的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如无下发，则对应10%误码率）做为失步检测门限，则将对应的Bler减去高速状态Qout-Bler offset进行修正，初步设定为1%，失步检测标准更加严格（具体修正尺度可以根据优化经验多次迭代最终选择offset）。

针对超高速及超高速状态终端，使用步骤2 中Uu 口下发RRC Reconfiguration建立专用承载消息中无线链路检测策略参数组进行无线链路检测。具体无线链路检测策略参数组包括如下参数，以下参数都是用于对于原有的无线链路检测策略进行修正，以更加精确快速地判断高速移动且承载特定业务终端的无线链路情况。

超高速状态Qout-RSRP offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下发的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如无下发，则对应10%误码率）对应的RSRP 做为失步检测门限，则将对应的RSRP 加上超高速状态Qout-RSRP offset进行修正，初步设定为4 dBm，失步检测标准更加严格。

超高速状态Qout-SINR offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC 中下发的rlmInSyncOutOfSync Threshold，如无下发，则对应10%误码率）对应的SINR做为失步检测门限，则将对应的SINR 加上超高速状态Qout-SINR offset 进行修正，初步设定为4 dB，失步检测标准更加严格。

超高速状态Qout-Bler offset：如果判决UE 处于高速移动状态，且终端侧采用的是PDCCH DCI format 1-0 格式下Blerout（RRC中下发的rlmInSyncOutOfSyncThreshold，如无下发，则对应10%误码率）做为失步检测门限，则将对应的Bler 减去超高速状态Qout-Bler offset 进行修正，初步设定为3%，失步检测标准更加严格。

（5）新的无线链路检测策略是在步骤二中下发，且策略内容根据移动速度状态仅对Qout 门限进行修正，针对高速或者超高速状态下的终端，终端侧的Qout 门限更加严格，所以评估结果出现OOS 可能性增加，评估周期、上报周期均维持原有算法，不做修正。针对高速移动终端更加及时有效的进行无线链路进行检测，如图4 所示。