在5G網(wǎng)絡(luò)中，有兩種類型的碼本，分別是Type I和Type II，但是Type II太復(fù)雜了，如果能進(jìn)一步降低Type II CSI開銷，就能更好的支持MU-MIMO。

在Rel-15 NR-MIMO中，Type II?CSI反饋如圖1所示，主要用于改善MU-MIMO性能。為了減少碼本的反饋負(fù)載，引入了具有正交DFT波束基線的線性組合碼本來減少空域冗余。其他設(shè)計(jì)，如差分電平幅度加權(quán)、寬帶幅度相關(guān)量化電平、基于零幅度的開銷省略，這有助于減少PMI有效載荷。通常，這些機(jī)制仍然基于子帶級(jí)粒度碼本結(jié)構(gòu)。可以觀察到，有效載荷大小幾乎與子帶大小、秩的數(shù)量和線性組合波束的數(shù)量呈線性增加。

Type II?CSI的大負(fù)載的另一個(gè)問題是gNB難以分配足夠的資源。該問題已解決子帶級(jí)part-2?CSI遺漏。雖然在基站側(cè)重建是可能的，但這種省略仍然會(huì)降低Type II?CSI性能。

因?yàn)榭梢允÷曰蜣D(zhuǎn)換基于子帶級(jí)的PMI反饋，子帶級(jí)PMI壓縮的關(guān)鍵是識(shí)別子帶之間組合系數(shù)的相關(guān)性。為了總結(jié)壓縮方案的差異，將其分為兩種方案

• 方案-1：空間頻域壓縮

如圖2所示，可以基于眾所周知的技術(shù)（如主成分分析），壓縮后的預(yù)編碼器進(jìn)一步壓縮空間。從空間壓縮預(yù)編碼器的主要特征向量導(dǎo)出頻域組合的新基線，并且原始預(yù)編碼器到新基線的投影成為殘余子帶反饋分量。

頻域壓縮CSI的粒度取決于新基線的數(shù)量。理想情況下，如果主要的一個(gè)或多個(gè)分量足夠強(qiáng)（只需檢查其對(duì)應(yīng)特征值），則可以很好地證明PMI恢復(fù)性能。相反，需要通過增加頻域組合基線的數(shù)量來提高性能。

降低開銷的關(guān)鍵在于空間頻率壓縮矩陣?？臻g壓縮部分可以與Rel-15Type II碼本設(shè)計(jì)共享相同的定義，其中一組正交DFT向量形成矩陣。頻率壓縮過程計(jì)算相關(guān)系數(shù)的一組主成分，并基于矩陣投影獲得一組不相關(guān)系數(shù)。沒有什么是免費(fèi)的，需要額外的計(jì)算，如奇異值分解來計(jì)算矩陣和相關(guān)的不相關(guān)組合系數(shù)。在增強(qiáng)型減少開銷中也需要考慮UE側(cè)的復(fù)雜性增加。

觀察1：空間頻域壓縮通過探索頻域中的預(yù)編碼器相關(guān)性來減少II型有效載荷大小。

• 方案-2：空域壓縮

與空間頻率壓縮中指出的“calculated basis”方法不同，將信道或預(yù)編碼器轉(zhuǎn)換為時(shí)域也很直觀，其中僅包括有限的tap。這也可以解釋為使用“known DFT basis”進(jìn)行頻域壓縮。與方案-1相比，壓縮基不需要顯式反饋，因此可以避免較大的開銷。主要挑戰(zhàn)是捕獲有用tap的位置，以重建信道或預(yù)編碼器。如果設(shè)計(jì)正確，方案-2的有效載荷大小應(yīng)低于方案-1，具有類似或稍低的性能增益。

如圖3所示，首先類似于方案-1執(zhí)行空域壓縮。然后，基于DFT運(yùn)算的時(shí)域變換將頻域預(yù)編碼器轉(zhuǎn)換為時(shí)域tap。由于UE接收上的物理限制tap，變換后的矩陣自然稀疏。因此，CSI反饋成為稀疏矩陣壓縮問題。在稀疏矩陣中，索引和幅度/相位都有可能被壓縮。

為了評(píng)估開銷減少方案的性能，進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)仿真。分別選擇兩個(gè)域基線和兩個(gè)tap用于空間-頻域壓縮（SFC：spatial-frequency domain compression）和空間-時(shí)域壓縮（STC：spatial-time domain compression）。圖4顯示了與Rel-15 Type II CSI相比的整體性能損失最小。SFC和STC的性能都非常接近。

Rel-15中的Type II?CSI首先受到MU-MIMO增強(qiáng)的推動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)良好的性能和開銷權(quán)衡，設(shè)計(jì)了Rank 2的碼本。由于gNB可以配備更大的天線陣列，例如32個(gè)Tx端口，因此高層的MU配對(duì)（例如4+4層）可以提高性能。此外，SU-MIMO性能對(duì)于某些類型的流量（例如突發(fā)流量）也很重要。在SU-MIMO情況下，Rel-15 Type II?CSI的性能可能因其Rank 2結(jié)構(gòu)而成為瓶頸，甚至與Type I?CSI，尤其是小區(qū)中心UE沒有競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)支持SU和MU-MIMO的一種方法是gNB觸發(fā)兩個(gè)CSI報(bào)告，一個(gè)是Type I?CSI，另一個(gè)是Type II?CSI。缺點(diǎn)是在gNB調(diào)度中可能浪費(fèi)一個(gè)報(bào)告，并且還需要更多的UE端計(jì)算。構(gòu)造混合類型的碼本也很直觀，這意味著對(duì)于Rank<=2的情況選擇Type II?PMI，對(duì)于Rank>=3的情況選擇Type I?PMI。為了支持這種混合碼本，UE仍然需要計(jì)算兩次以確定秩和PMI。從復(fù)雜性的角度來看，這種混合碼書結(jié)構(gòu)應(yīng)該在研究中去優(yōu)先化。

此外，如果引入Rank Type II?CSI，則需要解決開銷問題。自Rel-15?Type II碼本結(jié)構(gòu)是每層構(gòu)造的，它可以很容易地?cái)U(kuò)展到更高的秩，代價(jià)是更大的有效負(fù)載大小?？梢杂?jì)算出，在最壞的情況下，秩4的最大有效負(fù)載大小可以接近2000位。如此巨大的有效載荷大小需要通過Type II CSI開銷減少中提供的技術(shù)進(jìn)行壓縮。

通過利用UL SRS傳輸，可以增強(qiáng)Type II?CSI捕獲。下面的圖5顯示了4步程序。

在第一步中，UE沿著一定數(shù)量的端口在UL上傳輸SRS。然后，在步驟2中，gNB為每個(gè)“Nbasis”W1基集選擇“M”個(gè)最佳波束子集。可以基于功率最大化或其他指標(biāo)來選擇這些波束。然后，gNB沿著下行上的這些基本波束傳輸CSI-RS。UE在步驟4中計(jì)算Type II CSI。

通過在gNB上使用這種基于互易性的精簡(jiǎn)，該方法有助于減少與下行上的CSI-RS tone相關(guān)的開銷。此外，還可以減少用于表示在CSI報(bào)告中選擇的基本集的位數(shù)。

下面的圖6顯示了初步的模擬結(jié)果，比較了在gNB下通過基本波束精簡(jiǎn)獲得的下行頻譜效率與未經(jīng)基本波束精簡(jiǎn)獲得的下行頻譜效率，假設(shè)CSI-RS為0.5 RE/RB。該模擬針對(duì)UE在140 dB總路徑損耗下運(yùn)行。