本文摘要：【摘要】 第五代移動通信技術(shù)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。 本文通過5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的下行傳輸模式：基于PMI的傳輸模式、基于SRS的傳輸模式和基于最佳波束/PMI/SRS自適應的
【摘要】 第五代移動通信技術(shù)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。 本文通過5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的下行傳輸模式：基于PMI的傳輸模式、基于SRS的傳輸模式和基于最佳波束/PMI/SRS自適應的傳輸模式進行測試，來驗證不同下行傳輸模式對采用1T2R的5G商用終端和采用1T4R的5G商用終端下行能力的影響，最終確認當5G網(wǎng)絡(luò)下行傳輸模式設(shè)置為基于最佳波束/PMI/SRS自適應模式時，支持1T4R手機終端能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢，有效提升終端數(shù)據(jù)吞吐能力。
【關(guān)鍵詞】 波束賦形 PMI SRS
一、關(guān)鍵技術(shù)
1.1 空分復用
空分復用(Spatial Multiplexing)通常也稱為MIMO(Multi-Input-Multi-Output)傳輸，以反映空分復用中的信道擁有多輸入(multiple inputs，對應gNB側(cè)有多根發(fā)射天線)多輸出(multiple outputs，對應UE側(cè)有多根接收天線)，而更具體的術(shù)語是單用戶MIMO，即SU-MIMO，以便同MU-MIMO進行區(qū)分。
1.2 天線端口
下行多天線技術(shù)是NR標準的一項關(guān)鍵技術(shù)。 不同的天線的下行信號會使用不同的多天線預編碼，通過不同的無線信道到達終端接收機。 天線端口是一個邏輯上的概念，定義為當一個OFDM符號通過一個天線端口傳輸，它所經(jīng)歷的信道和在該天線端口傳輸?shù)钠渌鸒FDM符號傳輸經(jīng)歷的信道是相同的。
1.3PMI模式和SRS模式原理
按照現(xiàn)網(wǎng)默認參數(shù)配置，網(wǎng)絡(luò)側(cè)主要基于PMI反饋的波束賦形即基站發(fā)送用于PMI測量的CSI-RS，UE進行下行信道質(zhì)量的測量，向基站反饋PMI/CQI/RI信息，基站根據(jù)UE的反饋選擇最優(yōu)的PMI碼本進行波束賦型，基于PMI的BF受終端性能影響較大，存在很大的不確定性。 相比較于PMI的波束賦形，基于SRS的波束賦形又稱開環(huán)空分復用模式，利用TDD系統(tǒng)的互易性，基站通過由上行SRS估計出的信道H來計算波束賦形的權(quán)值，基于SRS BF性能明顯好于基于PMI BF，具體原因如下：
SRS模式信道空間信息大于PMI模式;
PMI模式通過UE反饋的PMI碼本進行波束賦形，而碼本個數(shù)是有限;
二、下行傳輸模式現(xiàn)網(wǎng)對比測
2.1 測試環(huán)境
a .終端版本【HuaWei Mate20X】
b.環(huán)境配置【測試場景及站點規(guī)模】
商務區(qū)某路段7個NSA站點; 商務區(qū)全線24個NSA站點
場景：城區(qū)1~4級道路，居民區(qū)及立交橋，下穿隧道等
2.2 相關(guān)參數(shù)設(shè)置及測試用例
備注：用例1-3測試是在未清頻區(qū)域驗證，故WBP修改為60M，用例4測試是在清頻區(qū)域驗證，故WBP是100M。
2.3 不同下行傳輸模式對比測試結(jié)果
a.固定基于PMI的傳輸模式
在基于固定PMI的傳輸方案配置下，1T2R終端和1T4R終端測試結(jié)果差異不大，各項指標基本相當。
b.固定基于SRS的傳輸模式
在基于SRS的傳輸方案配置下，1T2R終端和1T4R終端測試結(jié)果差異較大，單位時間下行吞吐量將近25%的提升。
c.基于最佳波束/PMI/SRS自適應的傳輸模式
在基于最佳波束/PMI/SRS的BF傳輸方案配置下，1T2R終端和1T4R終端測試結(jié)果差異較大，下行吞吐量將近30%的提升。
2.3 結(jié)論：
a.三種傳輸模式相比，綜合考慮1T2R終端和1T4R終端的結(jié)果，自適應模式下的性能表現(xiàn)最優(yōu)。 測試指標1T4R終端的下行速率提升達29.27%。
b.基站通過下行AMC流程來維護信道SINR值，進而可以確定當前用來傳輸數(shù)據(jù)的最佳方案(即RI和傳輸模式)，而終端基于CSI-RS和SRS上報的CQI，SINR等都是系統(tǒng)側(cè)AMC計算的入?yún)ⅰ?/p>
c.在固定PMI模式下，當基站側(cè)收到UE上報的CRI-RI-PMI-CQI后，根據(jù)RI在相應的預編碼矩陣索引表中查找到對應的PMI，然后使用該預編碼矩陣做數(shù)據(jù)發(fā)送。 基站預先存儲的預編碼矩陣是固定寫死的，并不一定適合真實信道條件，存在一定的偏差，是比較粗放式的傳輸方案。
d.在SRS模式下，基站通過上行SRS信道估計獲取下行的賦型權(quán)值，然后通過相關(guān)天線端口進行傳輸，UE側(cè)利用這些端口上的DMRS進行解調(diào)。 基于SRS的BF不僅可以獲取空間復用增益，同時也可以通過獲取合適的賦型權(quán)值來獲取賦型增益。
但同時該傳輸模式對上行信道反饋的及時性要求較高，不適用于信道質(zhì)量衰落較快的場景，例如高鐵，航線等高速場景。
通信論文投稿刊物：《無線通信技術(shù)》(季刊)創(chuàng)刊于1971年，由信息產(chǎn)業(yè)部電信科學技術(shù)第四研究所主辦。本刊是一本有關(guān)無線電通信領(lǐng)域的專業(yè)性技術(shù)刊物，國內(nèi)外公開發(fā)行。本刊堅持理論密切聯(lián)系實際，以實用化為主的辦刊方針，探討通信理論，提供技術(shù)成果，介紹技術(shù)標準，交流維護經(jīng)驗。
三、結(jié)束語
針對三種不同下行傳輸模式對比，綜合考慮1T2R終端和1T4R終端的差異，通過多組數(shù)據(jù)對比研究，最佳波束/PMI/SRS自適應的傳輸模式下的性能表現(xiàn)最優(yōu)，無論是比較主流的華為、天機、oppo，或者是大眾化的小米，5G手機的性能從網(wǎng)頁瀏覽、游戲等都表現(xiàn)出比較好的效果，能夠更好地發(fā)揮5G手機的性能優(yōu)勢。
經(jīng)過多次測試數(shù)據(jù)對比驗證，伴隨著設(shè)備版本的更新，相比較PMI模式而言，5G網(wǎng)絡(luò)側(cè)下行傳輸模式設(shè)置為最佳波束/PMI/SRS自適應模式，5G商用終端手機平均吞吐量可以提升29%左右，從而將1T4R主流手機的效能發(fā)揮到最大化。
參考文獻：
[1] LARSSON E G,EDFORS O,TUFVESSON F,et al.Massive MIMOfor next generation wireless Systems[J].IEEE
[2] 5G大規(guī)模波束賦形技術(shù)綜述[J]. 孫韶輝,高秋彬,蘇昕,李輝. 無線電通信技術(shù). 2019(06)
[3] 5G Massive MIMO的優(yōu)化思路探討[J].許國平，王勇 郵電設(shè)計技術(shù).2020[01]
作者：王彥
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