5G中基于信道互易性的MIMO

大规模MIMO预编码的前提条件

最佳性能多天线方案的理想条件：

1. 具有多个自由度的大型gNB阵列

2. 数字gNB实现允许基带处理

3. 瞬时前向信道矩阵的显式gNB知识

预编码设计原则：

1. 灵活的（基于非码本的）“波束赋形”，即使在高角度扩展信道中也能实现全阵列增益

2. 相干处理，适应多径传播，将能量集中在空间“点”而不是方向上

3. 干扰调零，增加MU-MIMO的复用可能性

在CSIT不可用，正常CSI反馈：固定波束码本的空间过采样 格如图1所示。

图1

空间频谱（城区）如图2所示：

图2

如果CSIT可用，使用对等或高分辨率CSI反馈，共轭波束赋形如图3所示。

图3

Coherent reciprocity（相干互惠性如下图4）

图4：相干互惠性

互惠可以有几种形式（例如AoA/D或信道统计）

“相干”互易性：从基带看到相干间隔内的RX和TX信道是相同

1. 最严格的互惠形式，但潜力最大

2. 对频率选择性预编码和有效零赋形提出了要求

3. 对天线TX和RX校准以及SRS密度提出了要求

实现相干互易将使NR中性能最佳的多天线方案成为可能。

通过相关互易性获取CSIT的原则是：

1. 上行信道估计

2. 在基站侧的预编码设计

这种方法对大型gNB阵列很有吸引力，因为：

所以：相干互易性使得大阵列的CSIT捕获更加清晰。

现在的问题是如何准确的获取信道估计的SRS，从UE传输到基站的测深参考信号（SRS），基于如下假设：

1. UE对TX和RX使用相同的天线

2. 如果TX链有限，则可以进行天线切换

3. 每个TX天线一个SRS，如果天线较少，则正常

SRS的设计原则：

为了避免大量UE或UE天线的导频污染，不要将SRS预编码做为基线。

基站能够获得多天线UE的整个MIMO信道，在覆盖范围有限的情况下，还应考虑对SRS进行预编码的附加选项，根据信道条件调整SRS时间密度，但这里对高速移动不利。

干扰测量考虑以下内容：

1. 需要调度和链路与秩自适应所需的干扰知识

1. 每个UE基于CSI-RS（或CSI-IM） 告CQI

2. 每个UE基于DMRS 告CQI

3. 每个UE 告干扰，并且在基站侧导出SINR

总结：

1. 高效的基于互易性的传输方案效果很好，与正常分辨率的闭环方案相比，它们的性能将显著提高；

2. 即使对于非常大的阵列，相干互易也允许有效获取显式信道内容，从而实现频率选择性预编码和零赋形；

3. 实现相干互易性需要一些额外的要求，例如天线校准；

4. 研究SRS序列和SRS密度，以实现高质量的信道估计，减少信道老化和导频污染的影响