5G NR信道互易性

信道互易性已被广泛研究用于MIMO部署。在NR系统中，由于以下原因，它将更为关键：（1）随着工作频率的提高和带宽的增大，TDD可能更具吸引力（2）可以主要考虑大型天线阵列以确保在更高频率下的覆盖，由于反馈开销巨大，基于CSI反馈的方案将具有挑战性。在这种背景下，基于信道互易性的方案可以被认为是NR-MIMO的一种有前途的技术。

如果能够充分利用信道互易性，那么与基于隐式反馈的操作相比，MU-MIMO可以获得更高的性能增益。对于MU-MIMO情况，CSI精度比SU-MIMO更为关键，因为错误的CSI会导致多用户干扰，从而导致严重的性能下降。因此，利用信道互易性是提高MU-MIMO性能的有效途径。

然而，为了完全获得信道互惠，有许多众所周知的问题。第一个障碍是天线配置不匹配。例如，可以考虑UE侧的发射天线和接收天线的数量之间的不匹配。在这种情况下，用于上行探测传输的天线切换可以是实现信道互易性的一种候选方法。还考虑了不同的天线类型，如Tx和Rx共用的天线以及Tx/Rx专用天线，以确保互易精度。

接下来，可以考虑无线信道变化。本质上，eNB和UE之间的信道随着时间的推移而改变，然后互易精度将降低。特别是当UE速度较高时，时间老化效应更为严重。特别是，多普勒影响随工作频率成比例增加，因此老化影响在高频段更为严重。因此，上行探测信号和基于互易的传输之间的时间间隔对性能的影响很重要。

在NR系统中，UE可以具有多天线单元，并且能够控制波束以增强覆盖，特别是在高频段。在波束赋形系统中，可以通过同时调整gNB和UE波束赋形方向来改善信道质量。在这种情况下，波束赋形的SRS可以考虑用于基于信道互易性的部署。另一方面，如果波束赋形方向彼此不匹配，则波束赋形增益可能会显著降低。在这种情况下，需要从互惠的角度考虑UE轮换。例如，当发送波束赋形的SRS之后UE快速旋转时，从gNB侧的SRS获得的信道变得不同于当前信道，类似于信道老化效应。因此，对于信道互易性，应考虑具有波束赋形的UE旋转。

在实际系统中，发射机和接收机之间的硬件特性（如LNA、PA非线性）不能完全相同，从而导致互易误差。为了使互易性更准确，应进行射频校准。该校准可通过显式信号交换或自校准进行。

另一个问题是上行和下行之间的不对称干扰。对于MCS的正确选择，应进行补偿。可能需要发送干扰信息来补偿MCS差异。

此外，在基于互易的部署中，SRS估计误差影响上下行性能。在密集设备情况下，SRS污染可能很严重。因此，基于互易性的性能评估应考虑合适的SRS误差模型。

从双工类型的角度来看，TDD通常被认为是比FDD更合理的情况。然而，即使在FDD中，如果双工距离相对较短，就长期信道互易性而不是短期互易性而言，也可以利用互易性。

如上所述，造成误差的几个因素限制了信道互易的精度。一般来说，与FDD相比，TDD更有可能利用信道互易性。然而，即使在TDD，完全信道互惠假设可能是无效的，尤其是当考虑更严重的信道老化和不完美的RF校准高频带。相应地，尽管基于互易的传输具有潜在优势，但部分互易的假设在NR中可能更合理。当根据波束精度或波束宽度定义波束赋形的层次时，部分互易的一个例子是粗略的波束级互易。部分互易的另一个例子可以是长期协方差级互易。在任何情况下，应通过考虑实际损害因素（如UE旋转）来分析互易误差。

另一方面，在FDD模式下，通常不能假设全信道互易。对于双工距离不大的情况，可以考虑部分信道互易。不清楚长期信道互易性是否可以在各种条件下使用，例如不同的天线间距、天线数量和散射环境。因此，有必要研究FDD中部分互易的有效性。

此外，类似于基于互易的下行传输，基于互易的上行传输可以在NR系统中实现。然而，在这种情况下，性能优势是不清楚的，因为上行不需要PMI反馈。一种可能的情况是模拟/混合波束赋形情况下的初始波束扫描。利用下行波束扫描的结果，可以减少上行波束扫描的开销。仍然需要研究实际的损害因素如何在TDD和FDD中牺牲性能而不是效率。