為了支持下行鏈路MIMO操作，8個(gè)發(fā)射天線端口的引入需要一個(gè)新碼本。同時(shí)，與用戶有關(guān)的DM-RS支持在eNodeB處?kù)`活選擇預(yù)編碼器。為了實(shí)現(xiàn)這種潛在優(yōu)勢(shì)和增益，需要為eNodeB提供非常精確的CSI。在TDD的情形中，信道互易和探測(cè)參考信號(hào)在一定程度上可用于通過(guò)對(duì)來(lái)自于上行鏈路傳輸?shù)南嚓P(guān)信息進(jìn)行估計(jì)，來(lái)獲取CSI。但是，在FDD的情形中，除了長(zhǎng)期DoA(到達(dá)方向)波束形成之外，實(shí)際上不可能使用短期CSI，因而需要在3GPP中指定更為詳細(xì)的CSI反饋機(jī)制。簡(jiǎn)單解決方案是簡(jiǎn)單規(guī)定一個(gè)包含更多元素因而具有更高精度的新碼本。遺憾的是，無(wú)論是從上行鏈路信令開(kāi)銷(xiāo)，還是從UE處PMI選擇復(fù)雜性的角度來(lái)看，這種解決方案都是不切實(shí)際的。

　　碼本設(shè)計(jì)的一種自然方法是把重點(diǎn)放在感興趣場(chǎng)景與天線配置選擇上。在用例方面，LTE R10 CSI反饋應(yīng)當(dāng)既支持下行鏈路SU-MIMO，又支持下行鏈路MU-MIMO，其中SU-MIMO主要用于信道方位(即角)擴(kuò)散較大的不太相關(guān)場(chǎng)景，而MU-MIMO通常用于信道方位角擴(kuò)散較小的高度相關(guān)場(chǎng)景。因此，對(duì)于SU-MIMO/MU-MIMO來(lái)說(shuō)，最佳工作點(diǎn)與部署場(chǎng)景密切相關(guān)。另一方面，流量條件和可用多用戶分集也會(huì)隨著TTI的不同而發(fā)生變化，需要強(qiáng)制規(guī)定SU-MIMO和MU-MIMO之間的動(dòng)態(tài)切換概率。從后者可以清晰得出，eNodeB需要擁有可用的SU-MIMO和MU-MIMO CSI反饋，以執(zhí)行無(wú)縫傳輸模式選擇。天線配置和相關(guān)信道建模在碼本設(shè)計(jì)中發(fā)揮了主要作用。

　　對(duì)于eNodeB處配置8根天線的情形，通過(guò)關(guān)注窄距交叉極化(XP)陣列、窄距均勻線性陣列(ULA)和寬距交叉極化(XP)陣列，3GPP為最實(shí)用的天線配置賦予了優(yōu)先級(jí)。前2種配置意味著更高的空間相關(guān)性，因而支持低等級(jí)SU-MIMO/MU-MIMO傳輸，由于較大元素間距導(dǎo)致的較低空間相關(guān)性，因而第三種配置更多用于高等級(jí)SU-MIMO。為eNodeB傳輸陣列處具有較低角擴(kuò)散、較小元素間距的場(chǎng)景分配優(yōu)先級(jí)表明，UE反饋主要針對(duì)低等級(jí)SU-MIMO和MU-MIMO操作，以實(shí)現(xiàn)：

　　a)采用精細(xì)空間粒度和建立在長(zhǎng)期信道寬帶相關(guān)特性的空域內(nèi)UE分離，對(duì)支持MU-MIMO的反饋進(jìn)行優(yōu)化。

　　b)支持SU-MIMO的反饋側(cè)重于短期窄帶信道特性。

　　長(zhǎng)期信道特性不會(huì)從一個(gè)CSI測(cè)量實(shí)例快速變化到另一個(gè)CSI測(cè)量實(shí)例。因此，將信道狀態(tài)特性分離為長(zhǎng)期和/或?qū)拵Р糠质切械猛ǖ模@說(shuō)明從長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)看，信道狀態(tài)特性是相對(duì)穩(wěn)定的(例如等級(jí)和寬帶波束方向)，且短期和/或窄帶部分主要針對(duì)非相關(guān)信道規(guī)劃(例如2種不同的極化)上的波束選擇和共相位。

　　利用這些事實(shí)，通過(guò)將長(zhǎng)期和短期CSI構(gòu)件分離開(kāi)來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)高效的反饋信令壓縮，且輔以目標(biāo)場(chǎng)景中非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的性能。這將導(dǎo)致3GPP在LTE R10 CSI反饋中采用雙碼本結(jié)構(gòu)，以支持使用8根發(fā)射天線的下行鏈路MIMO。主要原理是子帶的預(yù)編碼器W是由2個(gè)矩陣構(gòu)成的，這2個(gè)矩陣屬于2個(gè)不同的碼本：W1針對(duì)長(zhǎng)期寬帶信道特性，而W2適用于短期頻率選擇性CSI。由此形成的每個(gè)子帶預(yù)編碼器W是由2個(gè)矩陣W1和W2相乘得到的，即W=W1×W2。其原理如圖4所示。考慮到最低上行鏈路信令開(kāi)銷(xiāo)，W1和W2的反饋速率可能是不同的。碼本元素本身是基于固定波束族(GoB)構(gòu)件的。眾所周知，這些構(gòu)件能夠?yàn)镸U-MIMO提供良好性能，而對(duì)于SU-MIMO來(lái)說(shuō)，通過(guò)支持子帶級(jí)的波束選擇，可以維持頻率選擇性預(yù)編碼。對(duì)于8×8下行鏈路單用戶MIMO來(lái)說(shuō)，當(dāng)考慮使用8個(gè)空間層時(shí)，對(duì)于較低傳輸?shù)燃?jí)(即第1-2級(jí)，一定程度上也適用于第3-4級(jí))來(lái)說(shuō)，雙碼本概念就具有較大的吸引力，這取決于空間相關(guān)性。

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　　圖4示出的是LTE R10中的雙碼本反饋操作原理。預(yù)編碼器由W1和W2 2個(gè)部分構(gòu)成：W1針對(duì)長(zhǎng)期/寬帶信道特性，W2提供了深度完善方案以及關(guān)于信道的短期/窄帶性能的信息。

　　R10引入對(duì)2、4和8個(gè)CSI-RS天線端口的靈活支持，而URS用于解調(diào)。在這種環(huán)境中，僅有包含8根發(fā)射天線的碼本是新近定義的。對(duì)于2根和4根發(fā)射天線來(lái)說(shuō)，LTE R10碼本仍保持不變，且是LTE R8中的對(duì)應(yīng)碼本，因?yàn)檫@些碼本被證明具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　3 下行鏈路多天線增強(qiáng)方案的系統(tǒng)性能

　　與R8相比，R10提供的主要容量?jī)?yōu)勢(shì)是與UE有關(guān)的RS以及CSI-RS上的多用戶MIMO，主要是在4根發(fā)射天線的情形中，即4×2和4×4。當(dāng)采用2×2天線配置時(shí)，R10解決方案并未帶來(lái)真正益處，因?yàn)閭鬏斁幋a增益非常有限，不會(huì)補(bǔ)償與UE有關(guān)的RS開(kāi)銷(xiāo)。在一般情況下，通過(guò)采用天線虛擬化的方法，可以降低CRS開(kāi)銷(xiāo)本身。在實(shí)踐中，人們通常會(huì)在eNodeB發(fā)射陣列每個(gè)極化方向上配置1個(gè)CRS端口。

　　圖5給出了下行鏈路平均頻譜效率。假定eNodeB處使用的是均勻線性陣列，與采用2×2天線配置的R8相比，采用4×2天線配置的R10 MU-MIMO能夠?qū)⑷萘刻岣?0%。與R8相比，采用4×4天線配置的MU-MIMO能夠?qū)⑷萘刻岣?00%。使用4根發(fā)射天線的交叉極化陣列，增益數(shù)值略有減小。MU-MIMO對(duì)蜂窩邊緣數(shù)據(jù)速率的好處甚至要高于對(duì)平均數(shù)據(jù)速率的好處，如圖6所示：與采用2×2天線配置的R8相比，4×4天線配置能夠?qū)⒎涓C邊緣數(shù)據(jù)速率提高150%。但是，需要注意的是，蜂窩邊緣吞吐量、峰值吞吐量和平均吞吐量數(shù)值可能會(huì)相互折衷，這取決于調(diào)度和多用戶配對(duì)策略。已經(jīng)證實(shí)，通過(guò)在第二空間層采用比例公平頻域調(diào)度，選擇保持公平性會(huì)導(dǎo)致覆蓋性能顯著提高。另一方面，選擇針對(duì)第二個(gè)用戶的頻域調(diào)度的最大C/I類型將會(huì)提升峰值吞吐量，從而以犧牲覆蓋范圍為代價(jià)，提高了平均吞吐量增益。

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