MIMO是3GPP中的一個(gè)重要特性,Rel-16/17中早期的NR?MIMO設(shè)計(jì)主要集中在下行上，而上行mimo在多個(gè)版本中一直停滯不前。因此，上行mimo性能目前落后于下行，限制了NR在未來(lái)幾年的總體用戶(hù)體驗(yàn)和商業(yè)應(yīng)用。過(guò)去上行mimo特性有限的原因主要是由于上行波形、頻率范圍的選擇以及與傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備相關(guān)的復(fù)雜性和功耗。隨著NR擴(kuò)展到具有更復(fù)雜移動(dòng)終端的多種應(yīng)用場(chǎng)景，因此值得研究能夠在下行部分上帶來(lái)上行性能的更高級(jí)上行?MIMO特性。

上行?MIMO增強(qiáng)能夠促進(jìn)新垂直領(lǐng)域的NR擴(kuò)展，在上行重載業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的覆蓋率得到改善。因此，在NR演進(jìn)中，將來(lái)的MIMO增強(qiáng)應(yīng)該包括上行MIMO增強(qiáng)。

增強(qiáng)區(qū)域

頻率選擇性預(yù)編碼

LTE 下行中充分證明了頻率選擇性預(yù)編碼的好處，在該技術(shù)中，寬帶預(yù)編碼的性能有了顯著的改善。由于實(shí)現(xiàn)限制，LTE僅支持上行寬帶預(yù)編碼，最大上行帶寬為20MHz。

然而，NR上行帶寬大得多（例如FR1中的100MHz和FR2中的400MHz），而單個(gè)寬帶預(yù)編碼不能充分利用信道頻率選擇性。NR上行中應(yīng)支持頻率選擇性預(yù)編碼，以充分利用自適應(yīng)鏈路自適應(yīng)增益。

相關(guān)場(chǎng)景包括靜止APP（例如家庭娛樂(lè)、室內(nèi)辦公、購(gòu)物中心），其中信道在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，以便于閉環(huán)鏈路適應(yīng)。對(duì)于存在少量用戶(hù)（例如家庭娛樂(lè)）的輕載小區(qū)，每個(gè)用戶(hù)可以占用整個(gè)系統(tǒng)帶寬，其中頻率選擇性預(yù)編碼允許更高的調(diào)制/編碼器順序以提高頻譜效率。對(duì)于密集負(fù)荷高小區(qū)（例如室內(nèi)辦公室），頻率選擇性預(yù)編碼允許更精確的FDM和高效的頻譜利用。

注意，在3GPP（例如，預(yù)編碼SRS）中，以前提出了基于實(shí)現(xiàn)的上行頻率選擇性預(yù)編碼。盡管基于實(shí)現(xiàn)的方案可能部分地獲得頻率選擇預(yù)編碼增益，但其可行性?xún)H限于一組特定場(chǎng)景（例如TDD或具有非常好信道互易性的FDD），不能推廣到所有頻譜和用例中。基于實(shí)現(xiàn)的方法還要求特定的UE設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)既會(huì)帶來(lái)UE負(fù)擔(dān)，又缺乏進(jìn)一步的可擴(kuò)展性。

上行增強(qiáng)多波束傳輸

模擬波束賦形是FR2，毫米波段的一個(gè)標(biāo)志性功能，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的覆蓋、鏈路可靠性和吞吐量。假設(shè)每個(gè)天線面板形成覆蓋窄角擴(kuò)展的單個(gè)模擬波束，為了實(shí)現(xiàn)小區(qū)范圍的覆蓋，在FR2中多面板傳輸通常被認(rèn)為是強(qiáng)制性的。

當(dāng)前NR 上行假設(shè)單面板傳輸，例如，上行數(shù)據(jù)總是在任何給定時(shí)間從單個(gè)激活面板傳輸。其他面板可以完全關(guān)閉，也可以打開(kāi)，但在特定時(shí)刻不能同時(shí)用于數(shù)據(jù)傳輸。在這兩種情況下，面板選擇由UE/NW基于上行（當(dāng)互易性不成立時(shí)）或下行測(cè)量（當(dāng)互易性成立時(shí)）執(zhí)行。

當(dāng)前的NR系統(tǒng)不支持多面板聯(lián)合傳輸。與高階MIMO類(lèi)似，將多個(gè)面板同時(shí)用于上行鏈路將自然地導(dǎo)致更好的分集和空間復(fù)用增益，這兩者對(duì)于改進(jìn)上行鏈路吞吐量、覆蓋和減少波束阻塞是固有的。同樣重要的是要注意，上行傳輸?shù)淖畲蠊β室搽S著面板數(shù)量的增加而線性增加，這直接轉(zhuǎn)化為改進(jìn)的上行覆蓋，這對(duì)于mmWave波段至關(guān)重要。

考慮到FR2頻段對(duì)某些市場(chǎng)和運(yùn)營(yíng)商的重要性，應(yīng)考慮繼續(xù)進(jìn)行多面板增強(qiáng)，至少包括多面板聯(lián)合傳輸。

高階SU-MIMO

NR在上行中最多支持4層，在下行中最多支持8層，因此上下行吞吐量之間有50%的差距。希望上行峰值數(shù)據(jù)速率與下行相同，以允許均衡的頻譜使用和用戶(hù)體驗(yàn)。上行的更高峰值數(shù)據(jù)速率可能在短距離應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，例如家庭娛樂(lè)、工業(yè)/醫(yī)療/安全領(lǐng)域的視頻監(jiān)視/監(jiān)控、IAB以及其他設(shè)備功率/形狀系數(shù)/成本沒(méi)有傳統(tǒng)手持設(shè)備那么嚴(yán)格的應(yīng)用。

為了在NR中擴(kuò)展到8個(gè)上行層，需要將SRS和PUSCH傳輸方案擴(kuò)展到8個(gè)端口。上行DMRS可以重用下行8層DMRS設(shè)計(jì)。上行碼本擴(kuò)展到8Tx也是必要的，以允許由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行閉環(huán)預(yù)編碼控制；否則，其用例可能僅限于具有短期/長(zhǎng)期信道互易性（例如TDD）的場(chǎng)景。

性能評(píng)估

這里提供了系統(tǒng)級(jí)性能評(píng)估結(jié)果，以證明上行頻率選擇性預(yù)編碼相對(duì)于寬帶預(yù)編碼的性能增益。模擬假設(shè)總結(jié)在表1中。簡(jiǎn)言之，在城市宏站場(chǎng)景中，假設(shè)系統(tǒng)帶寬為100MHz，載頻為4GHz，站點(diǎn)間距離為200m。UE和NW都配有4根天線。假設(shè)為全相干UE。假設(shè)每個(gè)小區(qū)有10個(gè)用戶(hù)，則為全緩沖流量。上行調(diào)度采用SU-MIMO。評(píng)估了兩種鏈路自適應(yīng)方案：固定Rank1（情況1）和Rank自適應(yīng)（情況2）。案例1和案例2的CDF曲線分別如圖1和圖2所示?？梢?/span>得出，具有TPMI子帶大小16個(gè)PRB的子帶預(yù)編碼與寬帶預(yù)編碼相比提供了實(shí)質(zhì)性的性能改進(jìn)。對(duì)于具有固定Rank1傳輸?shù)那闆r1，在小區(qū)邊緣吞吐量和小區(qū)平均吞吐量中觀察到47%和27%的增益。對(duì)于Rank自適應(yīng)的情況2，觀察到類(lèi)似的增益，具有44%的小區(qū)邊緣吞吐量增益和29%的小區(qū)平均性能增益。