Massive multiple-input-multiple-output (MMIMO) in the mmWave band is an essential technique to achieve the desired performance for 5G new radio (NR) systems. To employ mmWave MMIMO technology, an important challenge is maintaining seamless mobility to users because we need to consider beam-switching within a cell besides the handover between cells. For mobility management in 5G NR systems, 3GPP specified a beam-level-mobility scheme that includes beam pairing and maintenance between a transmitter (Tx) and receiver (Rx) pair. We propose a unific-measurement report based mobility management scheme for improved radio-link-failure (RLF) rate and the accuracy of the Tx-Rx-beam-pair (TRP) selection with low overhead in 5G mmWave MMIMO networks where both handover and beam-switching are required. Furthermore, we modeled a finite-state-machine (FSM) for a user terminal to evaluate performance gain based on a system-level-simulation (SLS). We use the FSM-based Monte-Carlo SLS for the experiment and compare the performance of the proposed scheme with that of existing schemes in the scenario where both beam and cell-level-mobility are necessary. We show that the proposed scheme achieves an improvement in terms of the 3-dB loss probabilities representing the accuracy of the TRP selection, signal-to-interference-and-noise-ratio (SINR), and RLF rates with a lower signaling overhead compared to existing methods.

中文翻译：

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5G大规模MIMO蜂窝网络中基于波束级测量报告的移动性管理

mmWave频段中的大规模多输入多输出（MMIMO）是一项重要技术，可为5G新无线电（NR）系统实现所需的性能。要使用mmWave MMIMO技术，一个重要的挑战是保持对用户的无缝移动性，因为除了小区之间的切换外，我们还需要考虑小区内的波束切换。为了在5G NR系统中进行移动性管理，3GPP指定了一种波束级移动性方案，该方案包括波束对和发射机（Tx）与接收机（Rx）对之间的维护。我们提出了一种基于统一测量报告的移动性管理方案，用于在5G mmWave MMIMO网络中以较低的开销提高无线电链路故障（RLF）速率和Tx-Rx波束对（TRP）选择的准确性，同时切换和需要光束切换。此外，我们为用户终端建模了一个有限状态机（FSM），以基于系统级仿真（SLS）评估性能增益。我们使用基于FSM的Monte-Carlo SLS进行实验，并在既需要波束又需要细胞水平迁移的情况下，将提议的方案的性能与现有方案的性能进行比较。我们表明，提出的方案在3-dB丢失概率方面取得了改进，这些概率代表了TRP选择的准确性，信号与干扰和噪声比（SINR）和RLF速率，且信令开销较低现有方法。我们使用基于FSM的Monte-Carlo SLS进行实验，并在既需要波束又需要细胞水平迁移的情况下，将提议的方案的性能与现有方案的性能进行比较。我们表明，提出的方案在3-dB丢失概率方面取得了改进，这些概率代表了TRP选择的准确性，信号与干扰和噪声比（SINR）和RLF速率，且信令开销较低现有方法。我们使用基于FSM的Monte-Carlo SLS进行实验，并在既需要波束又需要细胞水平迁移的情况下，将提议的方案的性能与现有方案的性能进行比较。我们表明，提出的方案在3-dB丢失概率方面取得了改进，这些概率代表了TRP选择的准确性，信号与干扰和噪声比（SINR）和RLF速率，且信令开销较低现有方法。