LTE中的波束成形

在物理層處理的上下文環境中,LTE波束成形的整個過程如下所示。

<beamforming> /<beamforming>

在使用BeamForming的情況下,預編碼幾乎什麼都不做,而在下面顯示為BF(Beam Forming)的階段發生了類似於Precoding的事情。 從理論上講,我們可以按照以下三種大致方式來實現Beamforming。 但據我瞭解,在LTE中,是最常用的。 (注意:在5G / NR中使用大量天線的系統中,最有可能使用)


LTE中的波束成形

基帶Beamforming

這種類型的基本波束成形模型在36.101(B.4.1,B.4.2,B.4.3)中進行了描述,並提出了以下三種不同的類別。


LTE中的波束成形

純射頻Beamforming


LTE中的波束成形

混合模式Beamforming

此類型有以下兩種情況。 TM8,DCI格式2B單層將屬於這種類型。

i)在另一個天線端口上沒有同時傳輸


LTE中的波束成形

單層Beamforming:只有一個端口傳輸

ii)在另一個天線端口上同時傳輸


LTE中的波束成形

單層Beamforming:兩個端口都有傳輸

TM8,DCI格式2B雙層波束成形就屬於這種類型。


LTE中的波束成形

雙層Beamforming

TM9,DCI格式2C雙層將屬於這種類型的Beamforming。


LTE中的波束成形

通用波束成形模型

與其他模型(如B.4.1和B.4.2)不同,W(i)的定義並不總是很明顯。 36.101 B.4.3說“預編碼器矩陣W(i)用於特定的測試用例。”,這意味著我們必須定義特定的測試用例(情況),然後嘗試定義W(i)。

例子1:8 x 2(8天線,2層)

在此示例中,我將研究通過8 Tx天線傳輸兩層數據的情況。 兩個UE特定參考信號p7,p8進行波束成形,並且將發送8個CSI RS端口(p15〜p22)以在UE側進行CSI估計。 天線端口和物理天線之間的總體映射如下所示。


LTE中的波束成形

天線端口與物理天線之間的映射

首先,似乎很明顯,我們需要一些東西來在8根物理天線上分配兩層數據,並且很容易理解我們需要遵循以下形式的矩陣。


LTE中的波束成形

波束成形矩陣將兩個用戶端口轉換為8根物理天線

現在我們必須找出(或定義)每個矩陣單元的值。為此,我們必須更具體地定義模型。

36.213 7.2.4預編碼矩陣指示符(PMI)的定義如下,本示例由下面的高亮部分描述。

對於傳輸模式4、5和6,預編碼反饋用於基於信道的碼本的預編碼,並且依賴於UE報告預編碼矩陣指示符(PMI)。對於傳輸模式8,如果配置了PMI / RI報告,則UE將報告PMI。對於傳輸模式9,如果配置了PMI / RI報告且CSI-RS端口數大於1,則UE將報告PMI。<strong>UE應基於7.2.1和7.2.2中描述的反饋模式報告PMI。對於其他傳輸模式,不支持PMI報告。

矩陣的確切值由UE PMI報告確定,網絡根據下表構造矩陣W(i)。

36.213表7.2.4-2使用天線端口15至22進行2層CSI報告的碼本


LTE中的波束成形

36.213表7.2.4-2使用天線端口15至22進行2層CSI報告的碼本

讓我感到困惑的第一件事是“ i_1和i_2定義在哪裡?” 它們是什麼意思(表示)? 這些在36.213的第7.2.1節“寬帶反饋->模式1-2描述”中進行了描述,如下所示。 當然,瞭解這些變量的實際含義將花費很長時間。 (首先,您必須首先了解CQI / RI反饋類型頁面上的所有內容,才能瞭解這些i_1和i_2)


LTE中的波束成形

以下是來自36.212的有關來自UE的i1和i2報告的更詳細的信息。

<36.212-表5.2.3.3.1-3A:用於RI和i1的聯合報告的UCI字段(使用2/4/8天線端口配置PMI / RI報告的傳輸模式9和使用2/4/8天線端口配置PMI / RI報告的傳輸模式10 )>


LTE中的波束成形

<36.212-表5.2.3.3.2-2B:用於UE選擇的子帶報告的信道質量反饋的UCI字段(配置有8個天線端口的PMI / RI報告配置的傳輸模式9和配置有PMI / RI報告的傳輸模式10 帶有8個天線端口)>


LTE中的波束成形

<36.212-表5.2.3.3.2-2B:用於UE選擇的子帶報告的信道質量反饋的UCI字段(配置有8個天線端口的PMI / RI報告配置的傳輸模式9和配置有PMI / RI報告的傳輸模式10 帶有8個天線端口)>


LTE中的波束成形

現在讓我們研究W(i)矩陣的更多細節。 讓我們為這種情況構造W(i)矩陣的通用形式。 矩陣在上表的底部定義。

您會注意到W(i)由以下兩個部分組成。

參照36.213 7.2.4

LTE中的波束成形

使用這兩個組件,可以構造W(i)矩陣的通用形式,如下所示。 對於每種特定情況,我們必須找出n,m',n來用特定值填充矩陣。 n,m',n由PMI報告和表7.2.4-2確定。

參照36.213表7.2.4-2


LTE中的波束成形

如上所述,Beamforming實現的關鍵問題是如何為每個傳輸找出合適的BeamForming矩陣。就像在常見的MIMO技術中一樣,我們可以想到以下幾種不同的方法。

i)開環方法:這是基於以下假設:網絡“ SOMEHOW”知道適當的波束成形矩陣,而沒有來自UE的任何信息。理想情況下,我們可以考慮以下兩種方法。 (實際上方法a)沒有多大意義)

a)對所有傳輸應用相同的波束成形矩陣

b)應用動態變化的波束成形矩陣,但不基於特定的UE報告

ii)閉環方法:這是網絡根據UE的特定報告生成正確的波束成形矩陣的方法。為此,網絡發送稱為(CSI-RS)的特定導頻信號,UE根據接收到的CSI-RS評估其接收信號質量,並將結果報告給網絡。 (有關LTE中為此目的使用的CSI-RS配置,我們會在“ CSI-RS和週期性”部分中講解)


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