5G NR信道互易性
信道互易性已被廣泛研究用于MIMO部署。在NR系統(tǒng)中,由于以下原因,它將更為關鍵:(1)隨著工作頻率的提高和帶寬的增大,TDD可能更具吸引力(2)可以主要考慮大型天線陣列以確保在更高頻率下的覆蓋,由于反饋開銷巨大,基于CSI反饋的方案將具有挑戰(zhàn)性。在這種背景下,基于信道互易性的方案可以被認為是NR-MIMO的一種有前途的技術。
如果能夠充分利用信道互易性,那么與基于隱式反饋的操作相比,MU-MIMO可以獲得更高的性能增益。對于MU-MIMO情況,CSI精度比SU-MIMO更為關鍵,因為錯誤的CSI會導致多用戶干擾,從而導致嚴重的性能下降。因此,利用信道互易性是提高MU-MIMO性能的有效途徑。
然而,為了完全獲得信道互惠,有許多眾所周知的問題。第一個障礙是天線配置不匹配。例如,可以考慮UE側的發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量之間的不匹配。在這種情況下,用于上行探測傳輸?shù)奶炀€切換可以是實現(xiàn)信道互易性的一種候選方法。還考慮了不同的天線類型,如Tx和Rx共用的天線以及Tx/Rx專用天線,以確保互易精度。
接下來,可以考慮無線信道變化。本質上,eNB和UE之間的信道隨著時間的推移而改變,然后互易精度將降低。特別是當UE速度較高時,時間老化效應更為嚴重。特別是,多普勒影響隨工作頻率成比例增加,因此老化影響在高頻段更為嚴重。因此,上行探測信號和基于互易的傳輸之間的時間間隔對性能的影響很重要。
在NR系統(tǒng)中,UE可以具有多天線單元,并且能夠控制波束以增強覆蓋,特別是在高頻段。在波束賦形系統(tǒng)中,可以通過同時調整gNB和UE波束賦形方向來改善信道質量。在這種情況下,波束賦形的SRS可以考慮用于基于信道互易性的部署。另一方面,如果波束賦形方向彼此不匹配,則波束賦形增益可能會顯著降低。在這種情況下,需要從互惠的角度考慮UE輪換。例如,當發(fā)送波束賦形的SRS之后UE快速旋轉時,從gNB側的SRS獲得的信道變得不同于當前信道,類似于信道老化效應。因此,對于信道互易性,應考慮具有波束賦形的UE旋轉。
在實際系統(tǒng)中,發(fā)射機和接收機之間的硬件特性(如LNA、PA非線性)不能完全相同,從而導致互易誤差。為了使互易性更準確,應進行射頻校準。該校準可通過顯式信號交換或自校準進行。
另一個問題是上行和下行之間的不對稱干擾。對于MCS的正確選擇,應進行補償??赡苄枰l(fā)送干擾信息來補償MCS差異。
此外,在基于互易的部署中,SRS估計誤差影響上下行性能。在密集設備情況下,SRS污染可能很嚴重。因此,基于互易性的性能評估應考慮合適的SRS誤差模型。
從雙工類型的角度來看,TDD通常被認為是比FDD更合理的情況。然而,即使在FDD中,如果雙工距離相對較短,就長期信道互易性而不是短期互易性而言,也可以利用互易性。
如上所述,造成誤差的幾個因素限制了信道互易的精度。一般來說,與FDD相比,TDD更有可能利用信道互易性。然而,即使在TDD,完全信道互惠假設可能是無效的,尤其是當考慮更嚴重的信道老化和不完美的RF校準高頻帶。相應地,盡管基于互易的傳輸具有潛在優(yōu)勢,但部分互易的假設在NR中可能更合理。當根據(jù)波束精度或波束寬度定義波束賦形的層次時,部分互易的一個例子是粗略的波束級互易。部分互易的另一個例子可以是長期協(xié)方差級互易。在任何情況下,應通過考慮實際損害因素(如UE旋轉)來分析互易誤差。
另一方面,在FDD模式下,通常不能假設全信道互易。對于雙工距離不大的情況,可以考慮部分信道互易。不清楚長期信道互易性是否可以在各種條件下使用,例如不同的天線間距、天線數(shù)量和散射環(huán)境。因此,有必要研究FDD中部分互易的有效性。
此外,類似于基于互易的下行傳輸,基于互易的上行傳輸可以在NR系統(tǒng)中實現(xiàn)。然而,在這種情況下,性能優(yōu)勢是不清楚的,因為上行不需要PMI反饋。一種可能的情況是模擬/混合波束賦形情況下的初始波束掃描。利用下行波束掃描的結果,可以減少上行波束掃描的開銷。仍然需要研究實際的損害因素如何在TDD和FDD中犧牲性能而不是效率。