我們知道波束賦形有三種實(shí)現(xiàn)方式：模擬、數(shù)字和混合波束賦形。對于這些實(shí)現(xiàn)，應(yīng)考慮基于多波束和基于單波束的實(shí)現(xiàn)方法。

基于單波束傳輸

基于單波束的傳輸是僅使用一個(gè)模擬波束進(jìn)行傳輸，這意味著該傳輸方案可以應(yīng)用于單波束系統(tǒng)和僅使用單個(gè)模擬波束的多波束系統(tǒng)。更具體地說，一個(gè)寬RF波束將覆蓋少量/大量的傳播路徑，并且基帶波束賦形可以靈活地調(diào)整以基于CSI反饋或信道互易來發(fā)送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)流。為了便于理解，這里給出了以下幾個(gè)示例。

Closed -Loop MIMO

單層傳輸：UE反饋可在GoB碼本中選擇的預(yù)編碼器。具有多個(gè)TXU的TRP可以通過基帶預(yù)編碼來細(xì)化寬RF波束，以與最佳方向?qū)R，見圖1（a）。TRP還可以通過指向多條路徑的多個(gè)窄波束傳輸同一層信息，見圖1（b）。一旦波束能夠正確地加權(quán)并相干地組合成一個(gè)流，接收機(jī)性能將進(jìn)一步得到改善。這些波束方向和同相權(quán)重可基于線性組合碼本獲得。

多層傳輸：如果信道路徑豐富且波束寬度足夠窄，波束之間的干擾將很小，因此這些不同層的流可以通過多條路徑同時(shí)傳輸，見圖1（c）。當(dāng)TRP和UE都配置雙極化天線時(shí)，多層也可以在不同的極化方向上傳輸。

如果支持基于DMRS的傳輸，上述方案可以靈活選擇和動(dòng)態(tài)切換。然而，在FDD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最佳性能對CSI反饋設(shè)計(jì)來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。注意，在多波束系統(tǒng)中，可以相應(yīng)地選擇一個(gè)射頻波束進(jìn)行傳輸。

Open Loop MIMO

在LTE中，對于NR MIMO，支持多個(gè)空間分集方案，例如SFBC、FSTD和LD-CDD，控制信道和數(shù)據(jù)信道都需要這些方案?？臻g分集方案可用于單波束傳輸和多波束傳輸。

對于基于單波束的傳輸，OL MIMO的主要目的是利用空間/極化分集增益。如果一個(gè)RF波束內(nèi)有多個(gè)TXU，以下列出了幾種候選方案：

SF（T）BC：多個(gè)TXU發(fā)送的信號可以通過Alamouti方法進(jìn)行編碼，這在基于CRS的LTE下行鏈路傳輸中是很厲害的。對于NR-MIMO，CL和OL-MIMO都應(yīng)該考慮基于DMRS的傳輸，因此應(yīng)該研究基于DMRS的SFBC。由于該方案不可擴(kuò)展且難以靈活地支持不同數(shù)量的TXU，因此它通常與其他傳輸方案（例如波束賦形或天線/端口交換）相結(jié)合。

Antenna Switching：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，多個(gè)TXU可以在頻域或時(shí)域切換。更具體地說，F(xiàn)STD致力于在不同的子載波組中切換，而TSTD將在不同的時(shí)域符號中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。一般來說，這兩種方式都是不透明的。gNB應(yīng)指示UE切換打開，或指示不同SC/符號組的DMRS不同。天線切換的性能也高度依賴于TXU的空間相關(guān)性。因此，如果TXU不是空間獨(dú)立的，則分集增益不顯著。

Co-phasing cycling：同相循環(huán)通常用于利用極化域中的潛在分集增益。不同極化方向的同相預(yù)編碼器在預(yù)定義的同相設(shè)置中循環(huán)，例如[1,1]T/sqrt(2),?[1,j]?T/sqrt(2), [1,-1]?T/sqrt(2), [1,-j]?T/sqrt(2)。它可以很容易地?cái)U(kuò)展為2層傳輸。此外，該方案還可用于在兩個(gè)TXU上獲得分集增益。然而，與SFBC類似，它的可擴(kuò)展性不足以支持不同數(shù)量的TXU，因此它通常與其他傳輸方案（例如波束賦形）相結(jié)合。

CDD：在傳輸不同的TXRU時(shí)，可以在時(shí)域中增加一些延遲。它相當(dāng)于在頻域中用不同的相位相乘，因此可以獲得更多的頻率選擇性衰落，這意味著更多的分集增益。CDD支持透明的方法，并且標(biāo)準(zhǔn)化的復(fù)雜性很小。然而，對于基于DMRS的傳輸，非理想信道估計(jì)會(huì)導(dǎo)致一些性能損失。

上述分集方案可以通過使用統(tǒng)一的預(yù)編碼器循環(huán)來制定，對于基于DMRS的傳輸，可以使用透明或非透明方法來實(shí)現(xiàn)這些分集方案。

Semi-Open Loop MIMO

對于閉環(huán)空間波束賦形，性能增益依賴于精確的CSI反饋。在一些無法獲得準(zhǔn)確CSI的場景中，例如UE高速移動(dòng)，基于非理想信道互易性獲得CSI。gNodeB可以使用半開環(huán)波束賦形方案進(jìn)行數(shù)據(jù)或控制傳輸。圖2中示出了一個(gè)示例，gNodeB在可調(diào)范圍內(nèi)使用多個(gè)窄波束進(jìn)行傳輸（基帶波束循環(huán)），它可以對UE不可知，并且gNodeB可以基于UE反饋的長期/寬帶PMI或BI/CRI信息，或者基于SRS測量的粗略CSI來確定范圍和波束寬度。這些波束可以在時(shí)域或頻域中切換。與基于寬波束的傳輸相比，它更高效。

如果只能獲得粗略的波束信息，但在gNodeB配置了大量TXU?？梢允褂闷渌恍┌胙h(huán)技術(shù)，如圖2（b）、（c）。在圖2（b）、（c）中，TXU被分為兩組，每個(gè)組可根據(jù)信道特性用于生成粗波束，并且如果信道是豐富分散的，則上述一些分集技術(shù)可用于分組間MIMO，如SFBC、同相循環(huán)等，使用圖2（a）、（b）、（c）所示的聯(lián)合分集方法將是有益的。

半開環(huán)?MIMO可以使用與OL-MIMO或CL-MIMO相同的預(yù)編碼框架。

基于多波束的傳輸

Closed -Loop MIMO

gNodeB可以使用多個(gè)TXU傳輸不同的射頻波束，并在多波束系統(tǒng)中一起優(yōu)化其射頻波束和基帶預(yù)編碼器。類似地，如圖3所示：

考慮到成本和復(fù)雜性，當(dāng)存在多個(gè)天線單元時(shí)，RXU的數(shù)量通常小于天線單元的數(shù)量。因此，UE應(yīng)首先使用RF波束來選擇指向一個(gè)或多個(gè)路徑的接收波束，如圖4所示

單層傳輸：gNodeB可以使用不同的TXU組來發(fā)射不同的RF波束，并且具有相同RF波束的同一組中的TXU可以通過基帶預(yù)編碼來細(xì)化最終波束。信號可以經(jīng)由多個(gè)路徑傳輸?shù)経E。多波束的精確組合權(quán)重可以帶來更大的波束賦形增益，見圖3（a）。對應(yīng)于多個(gè)RXU組的多個(gè)RF接收波束指向?qū)?yīng)于成對TXU組的不同方向，見圖4（a）。這種方法可以從不同的路徑獲得更多的信號，如果能夠正確地對波束進(jìn)行加權(quán)和相干組合，則接收機(jī)性能將得到改善。由于多波束用于單層傳輸，因此它比基于單波束的傳輸更健壯。

多層傳輸：對應(yīng)于不同TXU組的不同RF波束可用于多層以實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用，見圖3（b），如果TXU組中有許多TXU，則可區(qū)分更多路徑，從而支持更多層。對應(yīng)于多個(gè)RXU組的多個(gè)RF接收波束指向不同的方向。見圖4（b），每個(gè)TXU-RXU組對可支持一個(gè)或多個(gè)層。與多波束系統(tǒng)中基于單波束的波束形成相比，基于多波束的波束形成可以更容易地實(shí)現(xiàn)具有更高層數(shù)的MIMO傳輸。

在LTE中，單/多層/TP/UE傳輸使用統(tǒng)一的框架。由于DMRS的靈活性，這些傳輸具有良好的透明度。在NR中，多波束傳輸也可以看作是多個(gè)虛擬TP之間的協(xié)調(diào)傳輸，這表明在統(tǒng)一的框架下可以實(shí)現(xiàn)單/多層/TP/UE傳輸。

Open Loop MIMO

如果存在多波束無信道質(zhì)量信息的情況，則在多波束系統(tǒng)中使用基于多波束的OL-MIMO傳輸將從多波束傳輸中獲得更多的分集增益。典型的方法是使用基于波束掃描的傳輸，這可以看作是一種波束切換技術(shù)，如圖5（a）所示。

波束切換可以在頻域或時(shí)域進(jìn)行。純開環(huán)波束賦形需要掃描整個(gè)空間方向，適用于廣播信道或公共控制信道。與圖5（b）所示的使用寬波束的重復(fù)傳輸相比，這種基于掃頻的方法可以選擇所需的波束對，然后相應(yīng)地組合它們的信號，同時(shí)考慮到波束對部分下可能存在非常弱的信號或高干擾。這意味著基于波束掃描的方法可以通過重復(fù)傳輸獲得性能增益。

Semi-Open Loop MIMO

基于單波束的半開環(huán)MIMO傳輸是利用空間分集（針對不同射頻波束）和極化的分集技術(shù)獲得分集增益。如果射頻波束較窄，則只能覆蓋有限的路徑，因此幾乎無法獲得分集增益。在這種情況下，使用基于多波束的半開環(huán)MIMO傳輸可以從多個(gè)波束獲得分集增益，多個(gè)波束可以由一個(gè)或多個(gè)TRP傳輸。

圖6中顯示了一個(gè)示例，如果多個(gè)波束對應(yīng)于多條路徑，則波束之間的切換意味著路徑之間的切換，因此它將非常有助于確保易受路徑阻塞影響的高頻通信中控制信道的魯棒性。除了波束切換外，多個(gè)TXRU以不同的方向發(fā)送多個(gè)波束，這些不同波束的信號使用了一些分集技術(shù)，如CDD、co-phasing cycling和SFBC。