【5G RRC】NR测量Gap介绍

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

一、NR测量Gap介绍

       考虑到制造成本和形状因素，一个设备中往往只有一个RF模块，该模块既要负责执行所有的测量，还要传输和接收数据。

       移动设备在发送和接收服务小区数据的同时，可以很容易地测量同频下的邻区信号。当测量不同频率和异系统下工作的小区时，移动设备必须暂停与服务小区的通信（包括Tx和Rx），并需要将RF模块调到待测量的频率（频率参数来自配置的Meas对象），并在一段时间后恢复与服务小区的连接。

       移动设备暂停与服务小区通信以测量异频邻区或异系统邻区的时间称为测量间隔（Meas Gap）。

二、测量Gap配置

2.1 LTE

       在LTE系统中，测量Gap长度（MGL，Meas Gap Length）是固定的，这样至少有一个同步信号（PSS、SSS）包含在一个Gap中。LTE同步信号以5毫秒的周期传输，因此LTE的MGL为6毫秒，允许射频模块在测量Gap开始和结束时有0.5ms的时间进行重新调整。终端会在测量Gap中检测同步信号，识别物理小区ID （PCI）和接收定时，然后终端使用小区特定的参考信号（Cell specific Reference Signals，CRS）进行测量。

2.2 NR

• MGL：1.5 ms、3ms、3.5 ms、4ms、5.5 ms和6ms；
• 测量Gap重复周期（MGRP）：20 ms、40 ms、80 ms和160 ms；

三、NR系统中不同类型的测量Gap

       在5G NR中，有以下三种不同的测量Gap配置。

3.1 gapFR1

这意味着此测量Gap配置只能应用于FR1。gapFR1不能与gapUE一起配置。例如，当UE处于RRC连接状态下（EN-DC连接），并且需要测量FR1频率时，gNB将配置gapFR1或gapUE。

3.2 gapFR2

这意味着此测量Gap配置只能应用于FR2。与gapFR1类似，gapFR2不能与gapUE一起配置。例如，如果UE处于RRC连接状态下（EN-DC连接），并且FR2频率需要测量，那么gNB将配置gapFR2或gapUE。

3.3 gapUE

此测量Gap配置可以适用于所有频率，即FR1和FR2。如果配置了gapUE，那么gapFR1和gapFR2都不能配置。使用这种测量Gap配置，UE可以测量FR1、FR2和非NR系统。

四、测量Gap参数配置

       与LTE类似，在5G NR中，RRC也负责向UE提供测量Gap模式配置。这是使用 MeasConfig IE中的 MeasGapConfig IE完成的，由 RRC Reconfiguration 消息配置下来。它分为两部分，第一部分定义了测量Gap的类型，第二部分定义了对应测量Gap类型下的参数配置。此IE的详细信息如下：

其参数含义如下：

• gapOffset：它可以定义为Gap模式的偏移量。大约有160个偏移值，但并非所有的值都适用于所有周期。偏移值指向周期内的起始子帧，取值范围为0 ~ MGRP-1。例如，周期为20ms，则偏移量范围为0 ~ 19；
• mgl：测量间隙长度为1.5、3、3.5、4、5.5、6ms；
• mgrp： 它定义了测量Gap的重复周期（以毫秒为单位）。可配置为20ms、40ms、80ms和160ms；
• mgta（Measurement Gap Timing Advance）：如果配置了此参数，UE将在Gap子帧出现之前开始测量。定时提前量可以是0.25 ms（FR2）或0.5 ms（FR1）；

五、为什么测量Gap是可配置的？

       如前所述，5G NR MGL不是固定的，是可以配置的。因为固定的测量Gap可能会导致服务小区的吞吐量降低。可以设置SMTC窗口和窗口持续时间以匹配SSB传输和相应的MGL。例如，如果我们设置SMTC窗口持续时间为2ms，MGL为6ms，这里剩余的4ms将无法用于服务小区中的数据传输和接收，这将导致DL/UL吞吐量降低。

       为了减少这种不必要的吞吐量下降，NR引入了可配置的MGL，其值可以是5.5 ms、4 ms、3.5 ms、3 ms或1.5 ms以及传统的6ms。

       在下图的case1和case2中可以看到，case1使用2ms的SMTC窗口，MGL为4ms，而case2使用4ms的SMTC窗口和6ms的MGL。

六、如何计算测量Gap的SFN和SF

测量Gap的起始SFN和SF满足以下条件：

• SFN mod （MGRP/10）= FLOOR（gapOffset/10）；
• SF = gapOffset mod 10；

例如，当MGRP配置为40 ms，gapOffset配置为35时，根据上述公式，可以计算测量Gap的SFN和SF。

• SFN mod （MGRP/10）= FLOOR（gapOffset/10）

  1 mod(40/10)= FLOOR (35/10)	不满足
  3 mode 4 = 3	满足
  7 mod 4 =3	满足
  11 mod 4 = 3	满足

• SF = gapOffset mod 10

  SF = 35 mod 10
  SF = 5

因此，测量Gap的SFN可以是3、7、11、15、19等，在MGL为4ms的配置下从子帧5开始测量，如下所示。

参考：
3GPP TS38.133 NR、TS38.331、TS38.321

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