5G NR 初始接入

在NR的载波带宽内，至少一个传输带宽可以被指定用于传输每个同步信号和至少一些基本的系统消息。为了传输初始接入所需要的信息（如：随机接入的资源配置），有以下3种传输方案：

1. 通过动态信令（例如控制信道）调度传输；

2. 通过半静态信令调度传输

3. 不需要相关信令，单独完成传输

NR的初始接入下行信号有哪些特殊要求呢？

在LTE中，根据资源分配，用于初始接入的信号可以被分为两种类型：

• type-1信号：具有固定时频资源分配的信号，例如PSS/SSS、MIB
• type-2信号：具有预定时频资源的信号，例如SIB1/SIB2，具有周期性的时域位置和预定的频域位置。

NR系统也可以有类似的设计。一方面，NR UE可以在不知道小区的任何初始内容的情况下经由type-1信号导出DL timing。而type-2信号可以被动态调度，这为UE接入提供了资源分配的灵活性。这样的设计也符合前向兼容性的NR要求，即最小化总是接通信号的传输。

NR支持低频段（例如sub-6GHz）和高频段（例如>6GHz）。考虑到这两个频段的信号衰减不同，初始接入信号设计可能会有所不同。因此，在下文将从频带的角度分别讨论初始接入信号的设计。

低频

Type-1 signal

如LTE一样，type-1信号可以包括物理同步信号和物理广播信道。这类信号的资源在时域和频域都是固定的。具体地，可以周期性地发送type-1信号，并且可以在一组中心或非中心子载波中设置频率位置。

Type-2 signal

在LTE中，SIB1和其他系统消息通过PDCCH动态地调度频域位置来周期性地传输。这些信号为初始接入提供了必要的配置。例如：SIB1包括TDD-config、小区可访问性、小区选择/重选参数、其它系统信息的调度信息等，SIB2提供随机接入过程的配置。类似地，在NR中，type-2信号还可以包含小区接入所需的信息，例如DL/UL配置、随机接入配置等。此外，该信息可以经由多个type-2信号来发送。由于type-2信号依赖于调度，因此一些信息应该在接收之前由UE确定。下面有三种方法来确定type-2信号的调度：

• 方法1：type-2信号的调度由NR物理控制信令确定，NR物理控制信令具有静态资源分配，如图1所示。这里，NR物理控制信令可以仅指示type-2信号的频域位置或时频位置。

• ​方法2：type-2信号的调度由NR物理控制信令确定，NR物理控制信令具有半静态资源分配，如图2所示。具体地说，NR物理控制信令的资源是根据type-1信号中提供的信息导出的。该方法类似于LTE，即MIB消息提供用于确定PDCCH的位置的信息。

• ​方法3：type-2信号的调度直接由type1信号中的信息决定，如图3所示。在这种方法中，由于type-1信号可能不经常改变，因此type-2信号的调度是相对静态的。

方法1和2属于LTE中的Type-1（即通过动态信令调度传输），而方法3属于Type-2（即通过半静态信令调度传输）。

高频

在高频段，严重的传播损耗对小区覆盖率有很大影响。为了补偿这种损失，可以应用波束赋形来增强接收信号的强度。然而，由于高方向性，一个波束不能同时服务于整个小区。因此，如图4所示，在NR中需要在高频带上的波束扫描架构。具体地说，在任何时候，只能服务于赋形波束覆盖中的UE。

对于高频段，将支持单独的标准（例如，仅高频段）和单独的非标准（例如，低频段+高频段）方案。对于非标准的单独情况，初始接入可以由低频小区辅助。而对于标准情况，在波束扫描的情况下，需要对高频段的初始接入信号进行重新设计。

Type-1 signal

考虑到Type-1-signal包含物理同步信号和物理广播信道，它应该在固定的时频资源上在每个波束中传输。通过使用该方法，小区中的任何UE都有机会接收Type-1-signal。基于这种考虑，可以有两种选择来传输Type-1-signal：

• Option1：TTI内波束扫描

在该选项中，如图5所示，每个Type-1-signal（例如，物理同步信号和物理广播信道）通过波束扫描在一个时间间隔（例如TTI）内被发送。由于每个波束的Type-1-signal集中在同一时间间隔内，分配给其他数据的资源有限，不利于每个时间间隔内的数据复用。但是，此选项可以加快初始接入过程。

• Option2：TTI间波束扫描

在该选项中，如图6所示，每个Type-1-signal仅在一个波束上的一个时间间隔（例如，TTI）内发送。例如，在图6中，在4个不同的时间间隔上发送由4个波束携带的同步信号。通过该选项，在一个时间间隔内只有一个波束携带Type-1-signal，在每个时间间隔内可以将更多的资源用于其他数据传输。但是，初始访问时延将大于Option1。

在这两种方案中，Type-1-signal的检测时间与波束数有关。此外，Type-1-signal通过不同的波束传输。因此，与发射波束有关的一些信息，例如beam ID、发射的Type-1-signal的资源位置等，可以显式或隐式地包括在Type-1-signal中。

Type-2 signal

在高频段，Type-2-signal的传输仍然是基于调度的。因此，针对低频段提出的方法仍然适用。另外，Type-2-signal应该由小区中的所有UE接收。因此，也应采用波束扫描。然后，TTI内和TTI间波束扫描适用于Type-2-signal传输。