雖然在LTE Rel-13中開(kāi)發(fā)了EB/FD-MIMO，但是只研究了用于MIMO傳輸?shù)亩噙_(dá)64個(gè)天線元件，不支持超過(guò)16個(gè)天線端口，并且最多8層用于多用戶（MU：multi-user）空間復(fù)用。因此，使用超過(guò)16個(gè)TXRU的大規(guī)模MIMO的好處無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)。

本文討論了NR下下行massive-MIMO潛在的CSI捕獲框架，包括傳輸模式和CSI捕獲、數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A(yù)編碼方案、信道測(cè)量的CSI-RS、干擾測(cè)量和CSI反饋。

在LTE中，在Rel-13之前，已經(jīng)指定了多達(dá)10種傳輸模式。因此，針對(duì)CSI-RS進(jìn)程和CSI-RS資源設(shè)計(jì)了過(guò)多的CSI-RS配置信息，并設(shè)計(jì)了大量具有重疊功能的CSI反饋模式來(lái)處理如此多的傳輸模式。例如，PUCCH反饋模式1-0、2-0與傳輸模式1～3相關(guān)聯(lián)，并且PUCCH 1-1、2-1與傳輸模式4～6相關(guān)聯(lián)。因此，MIMO傳輸模式或傳輸方案的配置/重配置是不可避免的，以接近不同SINR區(qū)域、移動(dòng)性場(chǎng)景或可靠性要求的香濃邊界。此外，LTE MIMO傳輸模式通過(guò)高層RRC信令半靜態(tài)配置。

為了減少大量的傳輸模式，同時(shí)保留必要的多天線傳輸方案。應(yīng)簡(jiǎn)化具有不同CSI-RS過(guò)程和CSI-RS資源配置/重配的相關(guān)反饋模式，以有效地支持CSI捕獲。在這種情況下，應(yīng)該在NR中建立一個(gè)簡(jiǎn)化和精簡(jiǎn)的CSI捕獲框架。

為了充分利用大型天線陣的空間自由度，需要盡可能多的天線端口來(lái)測(cè)量CSI。然而，僅僅增加天線端口的數(shù)量，就需要增強(qiáng)相應(yīng)的CSI-RS和CSI報(bào)告，從而導(dǎo)致復(fù)雜性和開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。因此，端口號(hào)的選擇應(yīng)考慮性能和復(fù)雜性/開(kāi)銷(xiāo)之間的權(quán)衡。

一般來(lái)說(shuō)，天線端口的數(shù)量應(yīng)該是有限的，并且遠(yuǎn)小于TXRU MTXRU的數(shù)量（單位：NR）。在低于6GHz的頻帶上的大規(guī)模MIMO通常與更多的TXRU一起部署。在TXRU虛擬化中可以采用模擬波束賦形（ABF：Analog beamforming ）來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直波束賦形增益，這可以像LTE Rel-13中那樣假設(shè)為靜態(tài)的。在圖1中，針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出了一種考慮空間維數(shù)降低的兩階段預(yù)編碼方案，其中預(yù)編碼矩陣具有以下形式

所提議的預(yù)編碼方案需要兩級(jí)CSI-RS配置，每一級(jí)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)預(yù)編碼階段中的一個(gè)：

1）一級(jí)CSI-RS配置和CSI報(bào)告

TRP在寬帶和長(zhǎng)期信道統(tǒng)計(jì)信息上配置CSI-RS測(cè)量，然后UE估計(jì)并報(bào)告相應(yīng)的顯式CSI，如信道協(xié)方差矩陣。

2）二級(jí)CSI-RS配置和CSI報(bào)告

TRP基于DSDR在子帶/短時(shí)瞬時(shí)信道上配置CSI-RS測(cè)量，然后UE以隱式或顯式反饋的方式估計(jì)并報(bào)告相應(yīng)的CSI。

LTE Rel-13中支持的CSI-RS配置分為兩種類型，非預(yù)編碼CSI-RS和波束賦形CSI-RS。為了在大量TXRU的大規(guī)模MIMO中獲得足夠的性能優(yōu)勢(shì)，非預(yù)編碼CSI-RS需要支持大量的天線端口，導(dǎo)致巨大的復(fù)雜性和開(kāi)銷(xiāo)。因此，波束賦形的CSI-RS能更有效地保持適當(dāng)?shù)奶炀€端口數(shù)，因此可以用于NR中的大規(guī)模MIMO。

根據(jù)兩級(jí)預(yù)編碼方案，用于sub6GHz的混合CSI-RS配置，通過(guò)使用非預(yù)編碼CSI-RS用于第一級(jí)CSI-RS配置和波束賦形CSI-RS，和用于第二級(jí)CSI-RS配置。

對(duì)于6GHz以上，由于鏈路預(yù)算問(wèn)題隨著頻率的增加而逐漸惡化，因此不再需要非預(yù)編碼CSI-RS。在這種情況下，波束賦形CSI-RS更有利于減輕波束訓(xùn)練/跟蹤的顯著路徑損耗。

干擾測(cè)量對(duì)調(diào)度和鏈路自適應(yīng)質(zhì)量至關(guān)重要。它是CSI捕獲框架的重要組成部分，對(duì)于基于互易性的CSI捕獲來(lái)說(shuō)也是如此，因?yàn)橄滦懈蓴_知識(shí)只能在UE端獲取。對(duì)于NR中的大規(guī)模MIMO，MU-MIMO可以是適合于廣泛的使用/場(chǎng)景的主要傳輸模式。因此，用戶間干擾的測(cè)量直接影響到信道狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性，這將極大地限制大規(guī)模MIMO技術(shù)帶來(lái)的好處。

?

LTE-A中廣泛討論了CSI反饋類型，以有效地支持下行MIMO和CoMP操作?；赥R36.814中的定義，人們普遍認(rèn)為將MIMO反饋類型分為隱式反饋和顯式反饋兩類。顯式反饋可以定義為接收端觀察到的CSI報(bào)告，而不需要假設(shè)任何傳輸或接收策略。另一方面，隱式反饋則在CSI報(bào)告時(shí)對(duì)傳輸或接收策略做出假設(shè)。在LTE中，假設(shè)自LTE Rel-8以來(lái)一直使用SU-MIMO，則隱式反饋（即CQI/PMI/RI）。

顯式反饋范式包括直接信道反饋、壓縮信道反饋、信道特征向量反饋或協(xié)方差矩陣反饋。在不受隱式反饋中SU-MIMO約束的情況下，在TRP端，通過(guò)顯式反饋，可以準(zhǔn)確地獲得全信道信息，這對(duì)MU-MIMO性能有著特別有利的作用。

關(guān)于反饋機(jī)制，有兩種主要的反饋機(jī)制，包括基于信道互易性的方法（例如上行探測(cè)）和基于下行RS測(cè)量的方法（例如量化反饋和模擬反饋）。

在TDD系統(tǒng)中，由于下行信道和上行信道共享同一頻帶，因此可以利用互易性在TRP側(cè)進(jìn)行下行CSI捕獲。然而，NR系統(tǒng)在利用互易性進(jìn)行CSI捕獲時(shí)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

首先，對(duì)于UE配備的接收天線多于發(fā)射天線的情況，只能獲得部分下行鏈路信道信息。

其次，對(duì)于高頻率的大量天線和RF鏈，校準(zhǔn)可能需要太多額外的電路或過(guò)多的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)來(lái)利用互易性。

第三，基于SRS的測(cè)量精度會(huì)受到UE發(fā)射功率限制的影響。

考慮到NR的大帶寬和高傳輸損耗，特別是對(duì)于功率受限的UE，寬帶SRS傳輸是不可行的。為了保證足夠的信道估計(jì)精度，必須使用子帶SRS傳輸來(lái)保證高的功率譜密度。為了捕獲整個(gè)帶寬的信道特性以幫助TRP進(jìn)行頻率選擇性調(diào)度，通常由TRP配置SRS跳頻。然而，根據(jù)LTE機(jī)制，刷取所有帶寬需要較長(zhǎng)的時(shí)間，使得TRP很難有效捕獲瞬時(shí)信道。因此，需要一種新的基于SRS的NR測(cè)量機(jī)制。

另一種反饋機(jī)制是首先從一組下行鏈路RS在UE側(cè)進(jìn)行信道測(cè)量，然后在上行鏈路物理信道上反饋信道信息，包括量化反饋和非量化反饋。

量化反饋，也稱為基于碼本的反饋，通常對(duì)低信噪比具有魯棒性。然而，基于碼書(shū)反饋的MIMO性能對(duì)量化精度非常敏感。LTE Rel-13中引入了DFT向量和Kronecker積碼本特征，提高了反饋精度。改進(jìn)的反饋精度還意味著設(shè)計(jì)更大的碼本、更多的上行鏈路反饋比特和更大的UE CQI/PMI/PI推導(dǎo)復(fù)雜度。

此外，LTE（DFT碼本）中最先進(jìn)的矢量量化技術(shù)仍然是在簡(jiǎn)化“一簇one cluster”傳播信道模型的假設(shè)下進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DFT矢量和KP結(jié)構(gòu)碼本能夠保持信道的相關(guān)特性，有利于一簇信道假設(shè)下的反饋分解。然而，通常需要多個(gè)簇來(lái)反映具有角度和時(shí)延擴(kuò)展的真實(shí)信道，這意味著DFT碼本的精度進(jìn)一步受到粗糙的單簇模型本身的限制。換言之，當(dāng)DFT碼本中的過(guò)采樣率高于某個(gè)閾值時(shí)，隨著碼本大小的增加，DFT碼本的簡(jiǎn)單過(guò)采樣不能再提高M(jìn)IMO性能。

因此，為了更好地反映具有多個(gè)簇的真實(shí)傳播信道，一種基于多波束組合的魯棒碼本結(jié)構(gòu)需引入NR，它可以適應(yīng)各種天線配置和信道特性。

與量化反饋不同，模擬反饋的內(nèi)容是非量化和非編碼的。UE基于下行鏈路CSI-RS估計(jì)下行鏈路信道，然后將下行鏈路CSI（例如特征向量）調(diào)制到特定序列上。TRP檢測(cè)這些序列并獲得下行鏈路CSI。模擬反饋對(duì)于傳統(tǒng)的MU-MIMO系統(tǒng)和MIMO干擾信道是一種可行的策略。

此外，上述多波束的組合可以將信道信息（例如特征向量）映射成多個(gè)基本波束的加權(quán)和，其中包含一些最佳波束。在這種情況下，所選擇的波束的權(quán)重包括振幅和相位，這是CSI的一種模擬內(nèi)容，可以以模擬方式直接反饋。這對(duì)于多用戶MIMO系統(tǒng)和MIMO干擾信道是一種可行的策略。主要的好處是，反饋精度可以穩(wěn)步提高，而許多傳輸有效載荷顯著減少。

?

對(duì)于NR大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，隨著天線數(shù)量、用戶數(shù)量和可用帶寬資源的增加，CSI信息的可靠高效傳輸變得至關(guān)重要。

在當(dāng)前3GPP LTE中，典型的PUCCH format2允許在11個(gè)信息比特上定期報(bào)告CSI，其中具有（20，A）塊編碼和QPSK調(diào)制，即僅需發(fā)送10個(gè)QPSK符號(hào)。這種有限的資源和固定調(diào)制/編碼方案顯然不能支持較大的天線端口，以滿足NR大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中高分辨率CSI反饋的要求。對(duì)于通過(guò)PUSCH進(jìn)行CSI報(bào)告，有以下限制

1） QPSK，16QAM，64QAM

2） （32，O）塊編碼，（1/3）跟蹤卷編碼

雖然對(duì)天線數(shù)量、用戶數(shù)量和帶寬資源相對(duì)有限的當(dāng)前系統(tǒng)施加上述限制是合理的，但NR?Massive MIMO系統(tǒng)根本不可能將具有高度多樣化能力、部署場(chǎng)景和CSI分辨率要求的用戶限制為如此單調(diào)反饋信道傳輸配置的選擇。

為了方便NR?Massive MIMO系統(tǒng)的高分辨率CSI反饋，應(yīng)支持專用上行反饋信道設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是編碼調(diào)制、天線陣列接收大、非正交訓(xùn)練等靈活配置。

因此，在TRP處可以獲得顯著的增益，從而改進(jìn)上行鏈路信道估計(jì)，以及改進(jìn)用于高分辨率CSI反饋的上行鏈路傳輸?shù)牟僮鼽c(diǎn)。因此，這有利于上述反饋方法，因?yàn)?）非量化和未編碼模擬傳輸?shù)馁|(zhì)量很大程度上依賴于上行鏈路信道估計(jì)的準(zhǔn)確性，2）采用適當(dāng)選擇的編碼調(diào)制方案，也可顯著提高基于碼本的量化編碼數(shù)字傳輸?shù)念l譜效率和可靠性。