【5G之道】第十章：信道状态信息与全维度MIMO

CSI报告：

CSI报告为网络提供当前信道状况的相关信息；包括：
秩指示RI；预编码器矩阵指示PMI；信道质量指示CQI；CSI-RS资源指示CRI；

结合在一起，RI、PMI、CQI和CRI的一个组合构成了一个CSI报告；

一个CSI报告中确切包含哪些信息决定于该终端被配置的汇报模式；
终端发给网络的不是明确的无线信道下行链路状态报告，而是提供将要使用的传输阶数和预编码矩阵的建议，同时也会带有一个最高可用调制和编码方案的指示，如果网络希望保持传输块出错概率低于10%将不会使用更高的调制和编码方案；

周期性和非周期性CSI报告：

LTE系统有两种类型的CSI报告：周期性和非周期性；

区别在于如何触发：
当网络直接通过在上行链路调度许可中包含信道状态请求标志的方式直接申请时，发送非周期性CSI，非周期性CSI报告总是采用PUSCH发送，即动态分配资源；

网络配置的周期性CSI报告将以特定周期发送，可能每隔2ms发送一次，半静态的配置PUCCH资源，与PUCCH上发送混合ARQ确认类似，如果终端带有一个有效的上行链路许可，则信道状态报告CSI会被改道到PUSCH之上；

非周期性报告比周期性报告更大且更为详细；

非周期性CSI报告：

当网络请求时在PUSCH上发送周期性CSI报告；LTE支持三种非周期性报告模式：
1、带宽报告，采用单一CQI值反映整个小区带宽上的平均信号质量，尽管为整个整个带宽提供了单一的平均CQI值，但PMI报告还是频率选择性的；子带大小4-8个资源块；
2、UE选择的报告，其中终端选择最好的M个子带并进行报告，除了被选择的子带索引之外，还包括一个反映被选择子带的M个子带之上平均信道质量的CQI和一个反映整个下行链路载波带宽之上平均信道质量的带宽CQI；子带大小2-4个资源块；
3、配置的报告，其中终端报告反映整个下行链路载波带宽之上信道质量的带宽CQI以及每个子带对应的一个CQI；子带大小4-8个资源块；

周期性CSI报告：

由网络配置的周期性报告将以一个特定周期进行发送；周期性报告在PUCCH之上传输；

LTE系统中支持两种周期性报告：
1、带宽报告，采用单一CQI值反映整个小区带宽上的平均信道质量，如果使能PMI报告，则报告一个整个带宽有效的PMI；
2、UE选择的报告，与非周期性不同，整个带宽被分为1-4个带宽段，带宽段的数量从小区带宽中获得；对于每个带宽段，终端选择其中最好的子带；子带大小4-8个资源块；

干扰估计：

不论非周期性或周期性，信道状态报告都需要测量信道特性以及干扰电平；

测量干扰电平是一个CSI必须要做的，该测量会受到相邻小区传输的干扰；

传输模式10，为网络提供了一个控制在哪些资源元素进行干扰测量的工具；基础就是CSI干扰测量CSI-IM配置，其中CSI-IM配置是一个子帧内该终端用于干扰测量的一组资源元素；对应CSI-IM配置的资源元素上的接收功率被用作干扰的估计；规定对单一子帧进行干涉测量，从而避免终端专用的且网路未知的子帧之间干扰被平均；

一个CSI-IM资源通常对应于一个无信息从该小区或者特定传输点发送的CSI-RS资源；

由CSI-IM不会与相邻小区的CRS发生碰撞，但是PDSCH可能会，干扰测量可以更好的反映相邻小区中的传输活动，从而获得一个低负荷时更准确的干扰估计；

第11版提供了在一个终端中支持高达4个CSI进程的可能性，其中一个CSI进程是由一个CSI-RS配置和一个CSI-IM配置来定义的；

信道质量指示器：

根据CQI而非信噪比的反馈报告简化了终端的测试；当采用CQI指示的调制和编码方案时，如果一个终端发送数据超过了10%的块错误概率则认为测试失败；多个CQI报告，每个均代表下行链路频谱的特定部分内的信道质量，可作为CSI的一部分；

秩指示器和预编码矩阵指示器：

CSI中与多天线相关的部分由RI和PMI组成；
RI仅由配置为空间复用传输模式之一的终端进行报告；
PMI为eNodeB提供了更倾向采用的预编码器的指示，以RI所指示的层数为条件；

对于预编码器建议两种网络选择：
1、网络可以听从最新的终端建议，这种情况下基站只有确认：终端推荐的预编码器配置被用于下行链路传输；收到此类确认，终端在解调和解码相应的DL-SCH传输时将使用它推荐的配置；
2、网络可以选择不同的预编码器，那么采用哪个编码器的信息需要直接包含在下行链路调度分配中，那么终端在解调和解码的DL-SCH时将采用该配置；

由终端提供的预编码器没有明确表示，但作为一组预定义矩阵，一个所谓码本的一个索引方式予以提供；终端从这组矩阵中选择哪个作为最佳预编码器，取决于天线端口数；

对于2或4个天线端口的情况，预编码器集合都为基于码本的预编码方案提供码本；

对于8个天线端口，码本需要面向紧密间隔的交叉极化天线元件进行修正，并且码本需要涵盖8个紧密间隔的线性极化天线情况；

码本中所有预编码器可以分解为W=W1xW2，其中用于W1的可能条目建模了长期/带宽方面，如波束成形；用于W2的可能条目则关注短期/频率选择性的特征，如极化特性；

对于2、4、8天线端口，网络可以限制终端选择其推荐的预编码器的矩阵集合，来避免报告不适用于实际使用天线安装的预编码器；

用于大规模天线排列的CSI反馈：

对于大量天线元件的CSI反馈，有两大类处理方法：单元件报告和单波束报告；

单元件报告：每个CSI参考信号被映射到天线单元和反馈，由基于对所有不同CSI参考信号进行测量的高维度预编码矩阵构成；

单波束报告：意味着每个CSI参考信号是通过所有天线单元来波束成形形成的；终端测量波束成形的并且已经配置为可以被测量的CSI参考信号，在这些波束中推荐一个最合适的波束用于后续的数据传输；

CSI报告类型A：

CSI报告类型A（单元件报告），每个天线元件为每个极化方向传输一个唯一的CSI参考信号；基于这些参考信号的测量，终端计算出推荐的预编码器以及该预编码器条件下的RI和CQI；

相同的码本结构用于8、12、16天线端口，将所有预编码分解为W=W1xW2，其中W1建模了长期/带宽方面，W2关注短期/频率选择性特征；

每个天线元件和每个极化方向都发送一个CSI参考信号可能会导致覆盖问题，因为没有天线阵列增益而可能需要概率提升来进行弥补；

CSI报告类型B：

CSI报告类型B（单波束报告），终端在相对较少数量的波束成形CSI参考信号上进行测量；可以使用任意大的天线阵列；

可以在终端中每个CSI进程配置最多8个CSI-RS资源，其中每个CSI-RS资源包含每个波束1、2、4、8个天线端口；

一旦配置了1、2、4、8天线端口的单一CSI-RS资源，则使用选用天线端口对的码本，每个端口对应一个波束，终端可能给每个子带选择优选波束；

从覆盖的角度来看，波束成形的CSI参考信号是有益的，可用于非常大的天线阵列；带来了波束搜索和波束追踪的挑战，解决这个挑战：
1、一种是在一大组固定波束中传输发现参考信号，并利用来自终端的发现信号测量报告来确定相关的方向；该方法适用于缓慢移动的终端；
2、一种是通过配置资源在终端中测量，并改变发送波束成形CSI参考信号的方向；如果关闭干扰测量在子帧间的平均，就可以实现瞬时CSI测量；