5G下行波束管理框架
NR支持下行波束管理的两个功能。一个是基于波束的CSI测量；另一种是小区内波束对齐。CSI或L1-RSRP这两种功能需要不同的L1测量报告。对于前一个功能，可以考虑使用与LTE Rel-13 Class B 类似的程序来测量优选波束和相应的CSI（例如RI/PMI/CQI）。因此，将相关配置纳入CSI采集框架是很自然的。另一种是小区内波束对齐，其中L1-RSRP与指示所选波束的信息一起报告。在这种情况下，简化的配置框架就足够了，因为不需要进行干扰测量，报告类型也不像CSI采集中那样复杂。然而，从资源利用率和信令开销的角度来看，为各种功能共享CSI-RS资源是有益的，因此，如果可能的话，可以进一步考虑结合波束管理和CSI捕获的配置框架。
一个 resource setting包括至少一个用于波束管理的CSI-RS资源集。可以根据之前的波束扫描结果和信道变化动态确定扫描波束数，因此可以考虑动态选择非周期CSI-RS资源。为了限制动态资源选择的DCI开销，考虑在一个resource setting中将所有CSI-RS资源预划分为多个集合是有益的，DCI选择特定的资源集，每个集合对应于资源选择的候选。
基于波束管理的reporting setting框架，可以支持不同的波束报告过程，包括非周期性、周期性、半持久性报告。这些程序通常由gNB触发/配置。在高频情况下，信道将受到移动或静止物体造成的堵塞的影响。为了克服这个问题，UE可以监视多个波束/波束对。报告的波束数越多，可靠性就越高。而相应的束流状态信息的反馈开销也会增加。
对于波束信息更新，如图1所示的事件触发波束信息报告提供了一种更新波束信息的机制，以提前终止波束扫描。在UE测量第X个波束后，UE发现满足波束质量超过预定义阈值条件的计数波束数足够，然后UE触发报告，通知gNB终止后续波束扫描。
此外，UE还可以基于波束质量的测量和该波束质量的阈值来确定和推荐实际报告的波束数。例如，当UE找不到像gNB配置的那样多的合格波束时，它可以提出这样的建议。
为了提高可靠性，可以将UE配置为报告L组的波束信息。L波束组可对应于L Rx波束组。此外，为了灵活地适应不同的场景/情况，由一组波束组成的波束可以与原则相关联。相关原则可包括有利于多个用户，尤其是在高速情况下，减少或防止堵塞。例如，UE可以被配置为报告两组的波束信息。第一个波束组中的波束由与服务波束B2的低空间相关性构成（即不是与B2的QCL）。因此，第一组中的波束报告信息可用于处理阻塞。第二组中的波束与B2高度相关（即QCL与B2）。beam组2中的beam报告信息可用于帮助多用户配对。
这些原则可以由一些预定义的事件表示，每个波束组关联一个事件。根据不同的需求，gNB可以为L波束组中的每个波束配置关联事件。
基于一个Rx波束组的最大同时接收TRP Tx波束的UE能力，可以根据该组的相关原理确定不同的组大小。例如，当鲁棒性变得特别迫切时，组1中的波束数应该更大。显然，这有利于适应NR中的各种场景和需求。
确定组规模有以下两种选择：
方案1：网络配置（gNB控制方法）
案文2：UE建议（UE发起的方法）
对于方案1，gNB可以根据不同的要求控制不同组中报告的波束数。对于方案2，UE可以基于DL参考信号的测量为每组精确推荐合适的波束数。在确定组规模时，应考虑两种方案。
基本上，报告的波束信息包括指示组、DL-Tx波束以及相应的L1-RSRP或CSI的信息。指示DL-Tx波束的信息可以用CSI-RS资源指示器、天线端口索引等表示。
根据不同的场景，NR中可以使用不同的波束确定方法。对于基于多波束的传输，当波束数较大时，可以执行多级波束确定方法以加快波束训练。对于该方法，可以将“Class B”eMIMO类型的多个阶段视为在不同阶段确定多个选定波束的起点。
如果NR采用这种确定方法，相应地，不同阶段将有多个资源指标。在单阶段方法中，还可以选择和报告多个资源（即多个资源指数）。而对于多阶段确定方法，需要仔细考虑这些资源指标之间的高误差扩散。例如，如果第一阶段的信道测量发生错误，则第二阶段的信道测量也会受到影响。这与单阶段法非常不同。因此，与第一阶段相对应的资源指数是最重要的。第二阶段的资源索引和第三阶段的资源索引的顺序如下。考虑到这些渐进的可靠性要求，NR中应考虑分层“CRI”设计。
为了保证与早期阶段相对应的“CRI”的可靠性，同时最大限度地提高多级“CRI”的效率，提出了分层设计。例如，可以考虑分层报告方法或分层编码方法。
为了支持快速波束信息报告，波束管理的RSRP类应为L1数量，无需L3过滤。传统的L3过滤RSRP在更高层报告，但L1 RSRP应直接在物理信道上报告，应考虑传输可靠性和L1 RSRP的信道容量。
波束管理程序应支持对获取的波束/波束对进行持续优化和跟踪，以保持信道质量。波束报告可考虑以下几种选项：
Option 1：基本波束报告可以包含指示最佳波束（N=1）以及与波束相关的L1 RSRP的信息。该选项简单，产生的反馈大小最小，但获取的波束/波束对容易受到对之间主路径的阻塞，例如服务水平阻塞。
Option 2：报告的格式可以扩展为分别包含N>1个波束。此选项提供了对上述格式的简单扩展，但反馈大小会随着选择用于报告的波束数量的增加而成比例增加。考虑到移动UE可能需要连续和频繁的波束报告以进行跟踪，因此专用于该反馈格式的总体资源可能非常重要。
Option 3：可以通过允许额外波束的差分反馈来减少上述多波束反馈的格式，例如，对于N=2。此选项在链路可靠性和专用于链路维护的资源量之间提供了更好的权衡。
图5显示了差分波束报告在波束赋形增益与反馈大小方面的优势。在该图中，考虑了一个主波束为30dB SNR且多径可忽略的信道，并显示了与上述三个选项中的每一个对应的反馈大小和波束赋形增益。
Option 1建议只报告指示最佳波束的信息（N=1），因此只需要3位。然而，与理想波束（直接指向UE）相比，此选项会导致约3.5dB的损耗。
Option 2建议报告前N=2个波束的信息及其各自的振幅/功率，因此需要更大的反馈大小作为量化分辨率的函数。在模拟场景中，此选项将损耗降低至约1.5dB，但代价是反馈大小增加3倍至4倍。
Option 3建议报告最佳波束的信息，加上1位用于报告是否考虑将另一波束用于差分反馈，即N=2。然后量化并报告差分度量。模拟中使用的差分度量遵循（P1-P2）/（P1+P2）量化，其中P1和P2分别是最佳波束和另一波束的功率。
对于UE侧波束赋形，需要波束指示来帮助UE选择适当的Tx/Rx波束。如图6所示，对于DL，预计波束指示至少用于波束管理、CSI采集和DL控制/数据信道的后续传输。当涉及波束管理部分时，如图7所示，波束细化过程可从粗波束中获得窄波束，波束跟踪可在当前使用的波束周围找到更好的波束，波束指示可提供先验信息，以简化波束扫描程序，并帮助UE选择Rx波束。
在CSI获取过程中，用于CSI测量的波束只能是波束测量/报告后报告波束的子集，其对应于不同的UE Rx波束。因此，网络需要通知UE在CSI测量中使用哪个Rx波束，以避免未对准测量，这也是通过波束指示来实现的。
Optin 1：DL RS端口之间的空间QCL
同意DL单播数据信道的波束（对）由DL RS天线端口和相应DM-RS天线端口之间的空间QCL表示。该空间QCL是用于解调的明确指示，以便通过Rx波束和RS-DMRS端口之间的关联来指示UE。这里，CSI-RS是上述DL RS的自然选择。同样的方案也可用于CSI采集和DL控制信道传输，如图6所示。
然而，使用QCL指示进行波束管理也存在一些问题。初始进入后，将建立粗波束对。随后将对这些粗波束对进行再利用或细化。对于波束扫描的SSB，如果使用带有SSB的空间QCL进行波束指示，则不建议直接重用SSB时间索引，因为它会产生很大的开销，因为SSB的数量可能高达[128]。为了减少信令开销，需要使用诸如简化的逻辑id之类的方法来引用那些用于传输消息1/2/3的粗波束对。
Option 2：波束对链接（BPL）
BPL的概念可用于建立报告/使用的波束与后续波束指示信号之间的逻辑映射。如果波束报告中存在指示UE Rx波束集的信息，则BPL可以引用UE Rx波束集。对于这种情况，由于可以在UE处同时接收为相同Rx波束集报告的gNB Tx波束，因此可以由gNB实现选择要使用的确切Tx波束。当缺少指示UE Rx波束集的信息时，BPL可以直接引用报告的gNB Tx波束，并将准确的UE Rx波束留给UE实现。在这两种情况下，这种抽象的BPL概念可以处理具有和不具有指示UE Rx波束集的信息的情况。如图7所示，gNB和UE都维护一个动态更新的BPL集，以实现健壮性。
与空间QCL相比，BPL的索引/指示对于波束管理非常有用，可以避免QCL定义中的歧义。此外，通过减少逻辑映射（仅指报告的gNB Tx波束或UE Rx波束集），BPL索引通常具有较低的开销，例如3位，如图7所示。还值得一提的是，选项1和2并不相互排斥，因为它们适用于不同的场景，并且可以在一般波束指示框架中相互补充，如图6所示。
支持用于指示DL数据信道的DL RS和DM-RS之间的空间QCL的DCI信令。如上所述，为了减少DCI中的信令开销，gNB和UE都需要建立和维护所报告的UE Rx波束集或gNB Tx波束与用于波束指示的信令之间的逻辑和简化映射。假设仅报告指示gNB Tx波束的信息（例如CRI和/或端口ID），表1给出了此类逻辑和简化映射的示例，其中第一位表示这些波束是波束管理程序的结果，如果不支持多级指示，则可以省略这些波束。注意，这里，用于指示gNB Tx波束的信息的比特宽度可能远大于3比特，并且这种减少的映射可以帮助抑制DCI中的信令开销。
可以看出，尽管这样的映射可以称为空间QCL，但也可以将其视为抽象波束对链路（BPL），在具有和不具有指示UE Rx波束集的信息的情况下，信令格式可以是通用的，如表2所示，从而降低了检测复杂度。另一种选择是在gNB和UE上维护这种映射，但只有当从gNB收到明确指示或确认时，UE上的表才会更新。
为了实现健壮的PDCCH传输，UE可以被配置为同时或在不同的PDCCH符号上监视bpl。为此，UE特定搜索空间可以划分为多个子空间，并且每个子空间与由gNB Tx波束或UE Rx波束集组成的BPL相关联，即，每个子空间中的DMRS端口在空间上与在BPL上传输的CSI-RS端口QCLed。图8给出了一个示例，其中三个BPL（由CSI-RS表示）配置为与UE特定PDCCH的三个子搜索空间的DMRS端口具有QCL关系。这种配置可以通过RRC/MAC-CE信令来完成。
与PDSCH相比，PDCCH的波束指示预计具有更长的周期性。因此，为了更好地平衡延迟和开销，优选用于NDCCH波束指示的MAC-CE信令。
为了填补初始接入和波束管理之间的空白，应考虑通用PDCCH和SS/PBCH波束的gNB Tx波束之间的隐含关联。例如，在通过监视多个SS波束来确定最佳SS波束之后，UE可以发送携带所选SS波束的一些波束识别信息的RACH前导码，例如，与波束相关的前导码序列。通过监测RACH，gNB可以确定UE选择的SS/PBCH Tx波束。gNB可以将该Tx波束应用于普通PDCCH传输。基于这种隐式关联，UE可以继续监视用于SS/PBCH接收的Rx波束上的公共PDCCH。
为了处理UE的移动、旋转和阻塞，gNB和UE可以应用P-1/P-2/P-3/U-1/U-2/U-3程序来调整发送/接收波束。正如预期的那样，减少相关CSI-RS/SRS传输开销的最有效方法是减少待测量候选波束的数量。
