眾所周知，目前使用的無線頻譜已經(jīng)非常擁擠。為了適應(yīng)日益增長的無線業(yè)務(wù)和新興的業(yè)務(wù)，必須探索更高的頻率和更寬的帶寬，例如centimeter wave, millimeter wave。相對(duì)而言，更高的頻率有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：傳播衰減嚴(yán)重和波長較短。一方面，由于空氣和水蒸氣的吸收，在較高頻率上的傳輸會(huì)受到較大的路徑損耗。因此，傳輸距離非常有限。另一方面，較短的波長使得能夠部署具有給定孔徑大小的更多天線單元。換言之，可以在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)處裝備大量天線單元，即large-scale MIMO或massive MIMO。在這種情況下，可以獲得顯著的波束賦形增益，可以用來補(bǔ)償嚴(yán)重的路徑損耗。從這個(gè)意義上說，更高的頻率使得大規(guī)模MIMO的部署成為可能，而大規(guī)模MIMO可以延長更高頻率的傳輸距離。

一般來說，有模擬波束賦形和數(shù)字波束賦形兩種波束賦形方案。前者在射頻前端完成，后者在基帶后端完成。模擬波束賦形由一系列移相器簡單實(shí)現(xiàn)。與數(shù)字波束賦形相比，模擬波束賦形的控制不太靈活且更粗糙，例如，除子載波控制粒度外，就是寬帶控制。盡管數(shù)字波束賦形可以在波束控制中實(shí)現(xiàn)更高的精度和更大的靈活性，但是考慮到天線單元的巨大數(shù)量，使用純數(shù)字波束賦形來驅(qū)動(dòng)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)在實(shí)踐中是不可行的，即為每個(gè)天線單元配置一個(gè)單獨(dú)的TXRU，由于無法忍受的成本和功耗。權(quán)衡兩種波束控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)考慮折衷方案，例如每個(gè)TXRU可以驅(qū)動(dòng)一組天線單元。通過模擬射頻前端和數(shù)字基帶的緊密配合，實(shí)現(xiàn)了波束賦形，即混合波束賦形。顯然，混合波束賦形是大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中最有前途的波束控制策略，應(yīng)該得到支持。

為了獲得盡可能大的波束賦形增益，顯然優(yōu)選閉環(huán)波束賦形。因此，CSIT（Channel State Information at the Transmitter）是必不可少的。更重要的是，由于形成的波束方向性極強(qiáng)，波束寬度很窄，而且隨著波束軸線的空間偏移，所獲得的波束賦形增益嚴(yán)重減小，因此CSIT，特別是空域的先驗(yàn)數(shù)據(jù)，必須具有比當(dāng)前頻譜范圍更高的精度，也就是說，波束賦形損傷會(huì)增長?？傊ぷ髟谳^高頻率上的混合波束賦形對(duì)波束控制缺陷相當(dāng)敏感，因此高精度的CSIT，特別是空域信息，是混合波束賦形系統(tǒng)必須具備的條件。

與純數(shù)字波束賦形相比，模擬波束賦形新引入的靈活性非常有限，使得CSIT捕獲比以往任何時(shí)候都更加復(fù)雜。對(duì)于基于PMI的方案，必須明確指出對(duì)應(yīng)于所報(bào)告的PMI的相應(yīng)模擬波束賦形矢量。此外，基于不同的模擬波束賦形向量，最有利的PMI可能不同?？紤]到在混合波束賦形中，大部分增益由模擬部分提供，必須仔細(xì)計(jì)算模擬波束賦形矢量。如圖1所示，一旦選擇了模擬波束賦形矢量，不管數(shù)字波束賦形矢量如何變化，所形成的波束只能在模擬波束賦形矢量相關(guān)包絡(luò)內(nèi)操縱。為此，需要遍歷模擬波束賦形的所有候選向量。遍歷可以在時(shí)域中以串行方式或者以并行方式（例如，不同TXRU的不同模擬波束賦形向量）交替地執(zhí)行。在不同的UE偏好不同的模擬波束賦形矢量的情況下，PMI的測(cè)量和計(jì)算只能以TDM的方式進(jìn)行。對(duì)于基于CRI的機(jī)制，考慮到天線端口和TXRU之間的靈活映射，一個(gè)天線端口對(duì)應(yīng)的不同數(shù)量的TXRU可以產(chǎn)生不同波束寬度和波束賦形增益的波束，特別是對(duì)于非全連接TXRU虛擬化，如圖2所示，遍歷模擬和數(shù)字波束賦形矢量肯定會(huì)消耗大量的CSI過程。相應(yīng)的信令開銷也將增加?？傊?，現(xiàn)有的CSIT捕獲方法對(duì)混合波束形成的效率不高。CSIT采集應(yīng)考慮必要的增強(qiáng)或新方法。

從頻譜效率的角度來看，MIMO傳輸應(yīng)盡可能優(yōu)先考慮和利用，特別是對(duì)于具有理想信道鏈路的MU-MIMO?？紤]到下行信道的廣播特性，多用戶干擾必須控制在允許的范圍內(nèi)。然而，在混合波束賦形中，多個(gè)UE可以在兩種可能的情況下被共同調(diào)度用于MU-MIMO傳輸：

1）共同調(diào)度的UE偏好相同的模擬波束賦形向量；

2）成對(duì)UE偏愛不同的模擬波束賦形矢量，其可以輻射空間上良好分離的模擬波束，即當(dāng)數(shù)字波束賦形矢量變化時(shí)形成的波束的包絡(luò)。

比較這兩種情況，第一種情況可以提供更大的波束賦形增益，應(yīng)優(yōu)先考慮。由于模擬波束賦形矢量的限制，在一定程度上降低了多用戶分集增益。因此，可以考慮對(duì)MU-MIMO的必要增強(qiáng)。