极化MIMO在NR中的应用

极化MIMO可以提高NR的频谱效率。MIMO技术通过空间分集和空分复用使得能够更可靠和有效地使用无线资源，从而提供显著的覆盖和容量增益。MIMO技术的一个关注点是，容量高度依赖于天线单元之间的相关性以及导致全信道秩的丰富散射环境的存在。在毫米波频段，视线（LOS：line-of-sight）分量在信道中占主导地位，信道秩不足问题变得更为突出。在这种情况下，可以在MIMO系统中利用天线极化来消除信道间的相关性。

电磁波的极化可以用作无线资源来提高信道容量，特别是在空域MIMO技术性能较差的强LOS环境中。测量结果表明，垂直极化和水平极化电磁波在视距环境中保持正交性，在许多非视距环境中几乎独立衰减。使用双极化MIMO的另一个好处是实现了更紧凑的形状因子，即：两个正交极化的天线单元可以共同定位，从而产生零天线间距。

与传统的单极化MIMO系统相比，双极化MIMO系统是否能获得更高的容量在很大程度上取决于传播和信道环境，如天线相关度、交叉极化隔离度和NLOS分量。因此，需要对极化MIMO信道进行精确而易于处理的建模。

极化信通道建模

实际中极化MIMO信道存在交叉极化天线耦合、信道去极化效应、交叉极化功率不平衡、NLOS效应等缺陷。这些效应的特征是交叉极化鉴别（XPD：cross-polarization discrimination ）、共极化比（CPR：co-polarization ratio ）和Rician K因子。假设在发射器和接收器处具有水平和垂直极化天线元件的双极化天线，将使用以下2×2信道增益矩阵来定义这些系数：

根据测量，城市和农村地区的视距XPD值在15到19dB之间，非视距室外地区的XPD值在4到8dB之间。产生这些非理想XPD值的原因有很多。在正交双极化天线中，除非两个极化分量在物理上分开，否则天线表面和射频端口都会有泄漏。由于偏振相关的反射和散射引起的沟道去极化也是导致XPD的主要因素。天线倾斜也会影响XPD值。

实际测量结果表明，在室内环境中，CPR值在-4~6dB之间变化，在室外环境中，CPR值在0~6dB之间变化。

非视距衰落效应

综合以上对比结果，建议：

1. 为了提高容量，NR应考虑使用双极化MIMO和单极化MIMO。

2. 在单极化和双极化MIMO之间选择MIMO配置应基于特定的信道模型参数，如SNR、XPD和Rician K因子。

为了支持双极化MIMO，CSI测量和反馈过程应该考虑一些极化相关信息，如XPD、CPR、K因子和UE旋转引起的极化失配。由于这些值不经常变化，因此额外的开销不会很大。

为了更好地支持双极化MIMO，需要新的预编码器设计，这应该不同于针对富散射环境下单极化MIMO优化的LTE预编码器设计。

NR的参考信号的设计应能够实现上述CSI捕获过程，并更好地支持双极化MIMO和单极化MIMO。