LTE筆記: Beam Sweeping

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在 5G NR 中, 加入了 28 GHz mmWave 的通道,
由於其通道衰減快, 天線小的特性, 使得許多基本的通訊方法要重新設計,
其中, 最重要的即是波束指向 (beam sweep) 技術,
波束 (beam) 所指的是利用天線陣列將電磁波往特定方向集中,
在之前的文章中, 我們已有些許介紹, 例如:
同時, 也針對 5G NR 中的應用有一些介紹:
應當是 5G 通訊中最為重要的技術突破, 也是其 New Radio 的由來,

在 5G NR 中, beam sweeping 分成三個階段:
  1. Initial gNB Beam Acquisition
  2. gNB Beam Refinement
  3. UE Beam Refinement
5G New Radio (NR) : Physical Layer Overview and Performance

簡單來說, 一開始 gNB (5G 基地台) 先針對不同波束進行 SSB 廣播,
使用者 (UE) 就可以從 SSB 中知道自己是被哪一個方向的波束服務,
5G New Radio (NR) : Physical Layer Overview and Performance

然而, 考慮到如果方向切得過細, 將使 gNB 花許多時間廣播 SSB 訊息,
因此, 在初始時, 波束不會太細,
直到 Beam Refinement 時, 才透過 CSI-RS 的資訊交換, 確定更細的波束,
到此為止, 是 gNB 的波束選定, 在確定 gNB 波束後,
UE 也可以透過切換不同波束, 取得 ACK, 來決定使用者端的波束選定.

事實上, 類似的波束搜尋技術也被用在 802.11ad, 可以參考:
這樣多階段的波束搜尋技術, 也成了 mmWave 的共同架構,
主要原因在於減短波束搜尋所需要的時間, 同時保有不同波束精細度的彈性,
然而, 對於硬體上也新增了額外的需求, 必須隨著不同階段調整 beam 的精細度,
在實務上, 此功能可以由使用不同數量的天線數量來組成波束, 完成此功能.

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