【5G之道】第十章：信道狀態資訊與全維度MIMO

CSI報告：

CSI報告為網路提供當前信道狀況的相關資訊；包括：
秩指示RI；預編碼器矩陣指示PMI；信道質量指示CQI；CSI-RS資源指示CRI；

結合在一起，RI、PMI、CQI和CRI的一個組合構成了一個CSI報告；

一個CSI報告中確切包含哪些資訊決定于該終端被配置的匯報模式；
終端發給網路的不是明確的無線信道下行鏈路狀態報告，而是提供將要使用的傳輸階數和預編碼矩陣的建議，同時也會帶有一個最高可用調制和編碼方案的指示，如果網路希望保持傳輸塊出錯概率低于10%將不會使用更高的調制和編碼方案；

周期性和非周期性CSI報告：

LTE系統有兩種型別的CSI報告：周期性和非周期性；

區別在于如何觸發：
當網路直接通過在上行鏈路調度許可中包含信道狀態請求標志的方式直接申請時，發送非周期性CSI，非周期性CSI報告總是采用PUSCH發送，即動態分配資源；

網路配置的周期性CSI報告將以特定周期發送，可能每隔2ms發送一次，半靜態的配置PUCCH資源，與PUCCH上發送混合ARQ確認類似，如果終端帶有一個有效的上行鏈路許可，則信道狀態報告CSI會被改道到PUSCH之上；

非周期性報告比周期性報告更大且更為詳細；

非周期性CSI報告：

當網路請求時在PUSCH上發送周期性CSI報告；LTE支持三種非周期性報告模式：
1、帶寬報告，采用單一CQI值反映整個小區帶寬上的平均信號質量，盡管為整個整個帶寬提供了單一的平均CQI值，但PMI報告還是頻率選擇性的；子帶大小4-8個資源塊；
2、UE選擇的報告，其中終端選擇最好的M個子帶并進行報告，除了被選擇的子帶索引之外，還包括一個反映被選擇子帶的M個子帶之上平均信道質量的CQI和一個反映整個下行鏈路載波帶寬之上平均信道質量的帶寬CQI；子帶大小2-4個資源塊；
3、配置的報告，其中終端報告反映整個下行鏈路載波帶寬之上信道質量的帶寬CQI以及每個子帶對應的一個CQI；子帶大小4-8個資源塊；

周期性CSI報告：

由網路配置的周期性報告將以一個特定周期進行發送；周期性報告在PUCCH之上傳輸；

LTE系統中支持兩種周期性報告：
1、帶寬報告，采用單一CQI值反映整個小區帶寬上的平均信道質量，如果使能PMI報告，則報告一個整個帶寬有效的PMI；
2、UE選擇的報告，與非周期性不同，整個帶寬被分為1-4個帶寬段，帶寬段的數量從小區帶寬中獲得；對于每個帶寬段，終端選擇其中最好的子帶；子帶大小4-8個資源塊；

干擾估計：

不論非周期性或周期性，信道狀態報告都需要測量信道特性以及干擾電平；

測量干擾電平是一個CSI必須要做的，該測量會受到相鄰小區傳輸的干擾；

傳輸模式10，為網路提供了一個控制在哪些資源元素進行干擾測量的工具；基礎就是CSI干擾測量CSI-IM配置，其中CSI-IM配置是一個子幀內該終端用于干擾測量的一組資源元素；對應CSI-IM配置的資源元素上的接收功率被用作干擾的估計；規定對單一子幀進行干涉測量，從而避免終端專用的且網路未知的子幀之間干擾被平均；

一個CSI-IM資源通常對應于一個無資訊從該小區或者特定傳輸點發送的CSI-RS資源；

由CSI-IM不會與相鄰小區的CRS發生碰撞，但是PDSCH可能會，干擾測量可以更好的反映相鄰小區中的傳輸活動，從而獲得一個低負荷時更準確的干擾估計；

第11版提供了在一個終端中支持高達4個CSI行程的可能性，其中一個CSI行程是由一個CSI-RS配置和一個CSI-IM配置來定義的；

信道質量指示器：

根據CQI而非信噪比的反饋報告簡化了終端的測驗；當采用CQI指示的調制和編碼方案時，如果一個終端發送資料超過了10%的塊錯誤概率則認為測驗失敗；多個CQI報告，每個均代表下行鏈路頻譜的特定部分內的信道質量，可作為CSI的一部分；

秩指示器和預編碼矩陣指示器：

CSI中與多天線相關的部分由RI和PMI組成；
RI僅由配置為空間復用傳輸模式之一的終端進行報告；
PMI為eNodeB提供了更傾向采用的預編碼器的指示，以RI所指示的層數為條件；

對于預編碼器建議兩種網路選擇：
1、網路可以聽從最新的終端建議，這種情況下基站只有確認：終端推薦的預編碼器配置被用于下行鏈路傳輸；收到此類確認，終端在解調和解碼相應的DL-SCH傳輸時將使用它推薦的配置；
2、網路可以選擇不同的預編碼器，那么采用哪個編碼器的資訊需要直接包含在下行鏈路調度分配中，那么終端在解調和解碼的DL-SCH時將采用該配置；

由終端提供的預編碼器沒有明確表示，但作為一組預定義矩陣，一個所謂碼本的一個索引方式予以提供；終端從這組矩陣中選擇哪個作為最佳預編碼器，取決于天線埠數；

對于2或4個天線埠的情況，預編碼器集合都為基于碼本的預編碼方案提供碼本；

對于8個天線埠，碼本需要面向緊密間隔的交叉極化天線元件進行修正，并且碼本需要涵蓋8個緊密間隔的線性極化天線情況；

碼本中所有預編碼器可以分解為W=W1xW2，其中用于W1的可能條目建模了長期/帶寬方面，如波束成形；用于W2的可能條目則關注短期/頻率選擇性的特征，如極化特性；

對于2、4、8天線埠，網路可以限制終端選擇其推薦的預編碼器的矩陣集合，來避免報告不適用于實際使用天線安裝的預編碼器；

用于大規模天線排列的CSI反饋：

對于大量天線元件的CSI反饋，有兩大類處理方法：單元件報告和單波束報告；

單元件報告：每個CSI參考信號被映射到天線單元和反饋，由基于對所有不同CSI參考信號進行測量的高維度預編碼矩陣構成；

單波束報告：意味著每個CSI參考信號是通過所有天線單元來波束成形形成的；終端測量波束成形的并且已經配置為可以被測量的CSI參考信號，在這些波束中推薦一個最合適的波束用于后續的資料傳輸；

CSI報告型別A：

CSI報告型別A（單元件報告），每個天線元件為每個極化方向傳輸一個唯一的CSI參考信號；基于這些參考信號的測量，終端計算出推薦的預編碼器以及該預編碼器條件下的RI和CQI；

相同的碼本結構用于8、12、16天線埠，將所有預編碼分解為W=W1xW2，其中W1建模了長期/帶寬方面，W2關注短期/頻率選擇性特征；

每個天線元件和每個極化方向都發送一個CSI參考信號可能會導致覆寫問題，因為沒有天線陣列增益而可能需要概率提升來進行彌補；

CSI報告型別B：

CSI報告型別B（單波束報告），終端在相對較少數量的波束成形CSI參考信號上進行測量；可以使用任意大的天線陣列；

可以在終端中每個CSI行程配置最多8個CSI-RS資源，其中每個CSI-RS資源包含每個波束1、2、4、8個天線埠；

一旦配置了1、2、4、8天線埠的單一CSI-RS資源，則使用選用天線埠對的碼本，每個埠對應一個波束，終端可能給每個子帶選擇優選波束；

從覆寫的角度來看，波束成形的CSI參考信號是有益的，可用于非常大的天線陣列；帶來了波束搜索和波束追蹤的挑戰，解決這個挑戰：
1、一種是在一大組固定波束中傳輸發現參考信號，并利用來自終端的發現信號測量報告來確定相關的方向；該方法適用于緩慢移動的終端；
2、一種是通過配置資源在終端中測量，并改變發送波束成形CSI參考信號的方向；如果關閉干擾測量在子幀間的平均，就可以實作瞬時CSI測量；