5G NR中Massive MIMO的覆盖问题
先回顾下MIMO在LTE网络中的演进路线，表1做了一个总结。
在LTE Rel13，已经指定了多达64根天线，包括用于MIMO传输的方位和垂直尺寸。最大CRS端口数为4个，最大CSI-RS端口数为16个，最大DMRS端口数为8个，每个UE最多支持8层传输。小区特定信道/信号的传输，例如PBCH、SIB、CRS、PSS、SSS和PDCCH被假定为全方位的，以确保小区广覆盖。
为了满足NR的性能要求，考虑在TRP时最多256Tx。目标是如何在不增加TRP发射功率的情况下提供与LTE类似的覆盖。
表2列出了eMBB的一些关键部署场景的主要属性，如载波频率、系统带宽、站点间距离（ISD：inter-site distance ）和天线配置。
链路预算
根据TR36.873，假设hBS=25m，hUT=1.5m，街道宽度W=20m，平均建筑高度h=20m，3D UMa NLOS的路径损耗模型如下：
PL3D-UMa-NLOS = 161.04 – 7.1 log10 (W) + 7.5 log10 (h) – (24.37 – 3.7(h/hBS)2) log10 (hBS)
+ (43.42 – 3.1 log10 (hBS)) (log10 (d3D)-3) + 20 log10(fc) – (3.2 (log10 (17.625)) 2 - 4.97)
– 0.6(hUT - 1.5)
= 13.54 + 39.09 log10 (d3D) + 20 log10(fc)
这里阴影衰落标准差の=6 .
在现实环境中，从室外到室内的穿透损耗在很大程度上取决于载波频率、墙体材料以及墙体数量。在1.9GHz和3.5GHz之间，一面墙的穿透损耗为3~5dB。考虑到现实环境中较为恶劣的传播条件，如从室外到室内的两面墙，在3.5GHz时存在6～10dB的穿透损耗间隙。
LTE Rel13的链路预算和NR比较如表3所示，其中：由于NR较高的载波频率，后者假设穿透损耗增加6dB。在一般城区和密集城区部署中，为了获得与LTE Rel13相似的覆盖，NR需要额外的增益（约17～28dB）。
覆盖是NR的一个重要方面，特别是对于小区特定的信号/信道，例如PBCH、SIB、CRS、PSS、SSS和PDCCH。在高频部署由低频连接支持的场景中，PBCH、SIB、CRS和PDCCH可由低频TRP发射。无论高频连接器是否由低频连接器补充，都将要求每个高频TRP与LTE类似的方式发送它们自己的同步信号。将需要同步信号（即PSS、SSS），以便高频UE能够获得关于每个高频TRP的子帧和无线帧同步。
在基于eMTC的LTE Rel13 中，为LTE信道和信号（如PBCH、PDCCH等）指定了基于重复的方案。然而，eMTC通常针对具有极低移动性和较低频带的部署场景。在高频段具有更高移动性的NR中，基于重复方案的性能将受到更严重的相位噪声和信道波动的影响。在这种情况下，即使重复进行联合信道估计也不能实质性地提高信道估计质量。此外，覆盖扩展的攻击性目标（例如超过20dB）需要不可接受的尝试次数，这将导致极高和不可接受的时延。结果，对于PDCCH，由于重复导致的时延太高，因此不能启用TTI级动态调度。最后，对于PSS/SSS等基于能量检测的信号，基于重复Repetition 的方案也不适用。
在LTE Rel11中 CoMP功能，具有单个物理小区ID的控制面信道/信号可以同时从多个TRP发送。这些信道/信号包括CRS/PDCCH/PBCH/PSS/SSS等，该方案被称为SFN，是一种著名的技术，特别是用于广播信号/信道的覆盖率。该方案通常假定基站密集部署和小区间干扰目标/TRP之间的干扰目标。考虑到密集城市是NR中的重要部署场景，SFN是在干扰受限场景中覆盖扩展的补充解决方案。
功率提升（Power boosting）是窄带同步和广播信号覆盖扩展的另一种选择。在这种方法中，可以使用全向传输以从PDSCH共享的增加功率来发送这些信号。功率提升值的确切限制取决于系统带宽和窄带信号带宽之间的比率，以及考虑潜在硬件实现。
这种功率提升解决方案具有一些优点，例如由于全向传输而在接收器处保持恒定功率，以及所需的最小预期规格工作。
到目前为止，在LTE版本中，波束赋形技术已经广泛应用于专用（UE特定）信道/信号，包括PDSCH波束赋形和CSI-RS波束赋形。通过波束赋形获得的覆盖扩展与其阵列增益直接相关。对于小区特定信道/信号的传输，例如PBCH、SIB、CRS、PSS、SSS和PDCCH，波束赋形是克服NR中高传播损耗的另一种方法。
考虑由N个波束覆盖的扇区（例如，N=16个DFT向量）。每个UE仅选择最强的M（例如M＝1、2或3）波束进行组合。在这种情况下，与基于重复的方法相比，基于波束的方法对相位噪声、高迁移率等的敏感度要低得多。下面的图1显示了一个直观的说明。
在图2中，比较了基于波束的接入和基于重复的接入性能。对于基于重复的接入，PBCH以16次重复进行传输，与传统PBCH传输相比产生约8db增益。对于基于波束的接入，依次发送不同预编码的波束赋形PBCH，选择最佳波束进行PBCH检测。与传统的PBCH传输相比，可以获得超过11db的增益。详细的模拟假设和参数见附录。从仿真结果可以看出，基于波束的接入比基于重复的接入性能提高了3db以上。因此，在信噪比条件下，基于波束的传输比基于重复的传输更有效。
