5G使用增強(qiáng)型CSI支持MU-MIMO
基于NR Rel-15 TypeII碼本,利用空間DFT基向量的線(xiàn)性組合生成每個(gè)頻域單元的預(yù)編碼器。各層和頻域單元的預(yù)編碼器可以表示為:


為了實(shí)現(xiàn)基于DFT的FD壓縮碼本的完整性,還需確定以下細(xì)節(jié):
支持Rank 3-4的Rel-16?Type?II端口選擇碼本
引入碼本子集限制
UCI遺漏細(xì)節(jié)
UE能力的細(xì)節(jié)
可以通過(guò)重用Rel-15 Type II PS和Rel-16 Type II W2和Wf中的W1來(lái)支持Rel-16 Type II選擇(PS)碼本。剩下的一個(gè)問(wèn)題是,使用相同的方法是否支持Rank?3-4。
Type II PS碼本對(duì)于以下用例和場(chǎng)景非常重要。
在TDD場(chǎng)景中,SRS的覆蓋率通常低于PUSCH的覆蓋率。因此,對(duì)于覆蓋范圍有限的終端,如果gNB嚴(yán)重依賴(lài)SRS獲取高分辨率下行CSI,將會(huì)造成重大問(wèn)題。在這種情況下,Type?II?PS碼本可以提供高質(zhì)量的高分辨率下行CSI。gNB可以在測(cè)量SRS的基礎(chǔ)上獲得最佳的波束,并使用波束賦形的CSI-RS實(shí)現(xiàn)UE報(bào)告FD基向量和系數(shù)。
在FDD情況下,基于SRS和角域互易,gNB可以推導(dǎo)出最佳的SD波束。然后,gNB將具有波束賦形CSI-RS的波束傳輸?shù)経E,讓UE報(bào)告FD基向量和系數(shù),形成gNB側(cè)高分辨率CSI。
在上述場(chǎng)景和用例中,使用Type II PS在gNB中的實(shí)現(xiàn)要比普通Type II靈活得多。gNB可以使用32根以上的天線(xiàn)來(lái)形成SD波束,這些波束可以是DFT向量,甚至是特征向量。對(duì)于64或128天線(xiàn)或TXRU,使用普通的Type II, gNB必須首先將尺寸減少到32個(gè)端口,并使用來(lái)自UE報(bào)告的DFT波束。然而,Type?II?PS可以直接獲得64或128天線(xiàn)或TXRU的最佳波束。gNB甚至可以使用特征向量。此外,由于采用了更好的波束賦形方法,可以提高CSI-RS的信道估計(jì)能力。此外,反饋開(kāi)銷(xiāo)也更低一些。
在Rel-16,上述原因是有一個(gè)完整的解決方案Type?II?PS碼本?;赗el-16方法,模擬了Rank?1-2?Type?II?PS碼本和Rank?1-4?Type?II?PS碼本的性能。這里模擬了13個(gè)子帶和32個(gè)端口,R=1和L=4。對(duì)于p值,使用y0=1/4表示Rank?1-2,v0=1/8表示Rank?3-4。模擬了beta= 0.5和0.25。終端吞吐量性能如下表所示。

從表2.1可以看出,支持Rank?4?的Type?II?PS碼本可以比Rank?2獲得顯著的性能提升,根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載至少提高20%。
基于上述分析和觀(guān)察,將Rel-16 Type II PS碼本擴(kuò)展到Rank?4確實(shí)是一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
支持L=6是否需要進(jìn)一步放寬UE復(fù)雜度。支持L=6至少對(duì)32個(gè)端口是有益的。同時(shí),L=6帶來(lái)了較高的UE復(fù)雜度。L=6將帶來(lái)更多的壓縮系數(shù)和更多的CSI載荷報(bào)告。因此,處理未壓縮系數(shù)和壓縮系數(shù)需要更多的緩沖和計(jì)算。
為了進(jìn)一步放松UE處理的復(fù)雜性,并使L=6對(duì)UE實(shí)現(xiàn)更友好,需要一些限制來(lái)降低UE的復(fù)雜性。一種解決方案是限制配置了L=6的CSI報(bào)告占用兩個(gè)cpu。由于CPU是UE處理資源管理的一個(gè)很好的量化,它反映了處理目標(biāo)預(yù)碼器和系數(shù)所需的內(nèi)存和計(jì)算資源,一般認(rèn)為L(zhǎng)=6占用兩個(gè)CPU有利于降低UE的復(fù)雜度。
提出了幾種備選方法來(lái)支持碼本子集限制。備選方案分為三組。
Alt 1:只限制SD?波束,這類(lèi)似于Type I。
Alt 2:限制SD波束和系數(shù)功率,類(lèi)似于Rel-15?TypeII。
Alt 3:限制SD波束和每個(gè)波束的功率之和。
Alt 2和Alt 3的意圖是限制不同波束的功率,這類(lèi)似于Rel-15?Type?II?CSR。然而,由于每個(gè)波束的功率分布在M - FD基向量中,Alt 2并不能直接控制每個(gè)空間波束的功率。這可能會(huì)導(dǎo)致不必要的限制。具體來(lái)說(shuō),為了降低每個(gè)波束的功率,gNB必須預(yù)先計(jì)算FD基向量的功率限制,并配置系數(shù)功率。但由于gNB不知道非零系數(shù)的個(gè)數(shù),所以gNB必須采用保守的配置方式,這就造成了不必要的限制。另一方面,Alt 3試圖通過(guò)更精確的每波束功率定義來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而,這將導(dǎo)致復(fù)雜的UE計(jì)算。UE必須根據(jù)Alt 3中給出的公式計(jì)算每個(gè)波束的總和功率,并重新計(jì)算FD基/系數(shù),如果不滿(mǎn)足限制,則重新檢查條件。因此,如果采用Alt 3, UE的復(fù)雜度將會(huì)很高。
在R-15中,支持省略UCI,以允許gNB端更靈活的UL資源分配。具體而言,由于Rank?2開(kāi)銷(xiāo)幾乎是Rank?1開(kāi)銷(xiāo)的兩倍,如果gNB始終按照Rank?2開(kāi)銷(xiāo)分配PUSCH,則UL資源利用效率相當(dāng)?shù)?。在UCI省略的基礎(chǔ)上,根據(jù)PUSCH資源分配和目標(biāo)碼率,UE將省略部分子帶CSI開(kāi)銷(xiāo)。因此,即使Rank?2的CSI無(wú)法融入已分配的PUSCH資源,gNB仍然可以獲得高質(zhì)量的CSI。
Rel-16?Type?II?CSI也可以從UCI遺漏中受益。在Rel-16?Type?II?CSI中,Rank?2-4的開(kāi)銷(xiāo)幾乎是Rank?1開(kāi)銷(xiāo)的兩倍。但是,如果它導(dǎo)致太多的規(guī)范工作、性能損失或UE處理工作,那么好處就會(huì)減少。
由于Rel-16?Type?II碼本將是一個(gè)可選特性,不同的參數(shù)設(shè)置如CSI-RS端口數(shù)量、L、N3和M將導(dǎo)致不同的UE復(fù)雜度,包括緩沖大小、矩陣計(jì)算復(fù)雜度(如SVD維數(shù))等,預(yù)計(jì)Rel-16將引入U(xiǎn)E能力信令,以區(qū)分UE處理不同參數(shù)設(shè)置的能力。例如,
CSI-RS端口、N3、L和M影響UE存儲(chǔ)在內(nèi)存中的通道估計(jì)樣本數(shù)量、系數(shù)和位圖大小,即緩沖區(qū)大小。
L、N3和CSI-RS端口數(shù)量還會(huì)影響矩陣的計(jì)算復(fù)雜度,如矩陣反演的維數(shù)或SVD運(yùn)算等。
由于R=2會(huì)帶來(lái)較大的N3值,同意R=2是次要支持的。有兩種方法來(lái)標(biāo)記UE功能。第一種是讓R依賴(lài)于UE能力信號(hào),而第二種是讓N3=R*N_SB成為UE能力信號(hào)的一部分。第二個(gè)更好,因?yàn)镹3更多地與用于預(yù)編碼器計(jì)算的UE資源的最終量化有關(guān)。此外,如果讓N3成為UE能力信號(hào)的一部分,那么N3的最小值應(yīng)該是19,以覆蓋R=1時(shí)所有可能的N_SB值。對(duì)于較小的CSI報(bào)告頻帶,例如N_SB<=9,仍然可以使用R=2,因?yàn)樵赗=1時(shí),所有的UE計(jì)算資源已經(jīng)在那里了。充分利用UE計(jì)算資源。
但是,從網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看,應(yīng)該避免引入不必要的UE能力級(jí)別,從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看,這會(huì)造成較高的復(fù)雜性。因此,應(yīng)該避免為CSI-RS端口、L、M等單獨(dú)發(fā)送信號(hào)的方案。一個(gè)可能的例子就像我們?cè)贜R Rel-15中所做的那樣,即使用CSI-RS端口、L、N3和M值的組合來(lái)區(qū)分UE能力級(jí)別。