5G MIMO之波束赋形、预编码与码本串讲⑦-R15 Type1单阵面的层间波束正交

R15 两级码本的分解

本系列应用自XG侦探社出版的技术著作《5G系统观：从R15到R18的演进之路》，版权归XG侦探社所有。欢迎转载和购买原版书籍。

在前一个推文里，给大家详细介绍了R15常规精度Type Ⅰ单天线阵面（SP）码本的两级码本分解。相信大片的公式和图片已经让大家眼花缭乱。在今天的推文中，我们降低点难度，看看Type1码本的“层间波束正交”。

上一篇推文我们给出了两个实例分析，它们共同点是UE反馈的RI（秩）=1，因此，网络可以直接通过W1给为UE选择一个波束发送数据（如案例1），或者通过W1给为UE选择波束组，然后通过W2确定一个波束。那么，当RI>1时如何处理呢？

说起来也很简单，要处理多层传输的问题，我们只需要找到多个相互正交的波束即可。要实现它，很显然我们有两个可行的思路：

正交波束：利用DFT码本中，相互正交的DFT向量生成的相互正交的波束实现。这个原理我们在前面的介绍也提到过。这里需要注意的是，在N*O个波束中，每两个相差O的波束都是正交的（也就是在不同波束组中，相对位置相同的波束都正交）。如图1所示，由相同图案填充表示的波束都是正交波束。因为不同“坐标位置”的波束其波束的指向性是不同的，因此，利用这种方式实现多层传输，两个波束间“坐标”不能相差太大；

相位调整：利用双极化天线的相位调整实现；

天线分组：对天线端口进行分组，其中，每个极化方向的端口分为两组，每组独立进行波束选择和相位调整。天线端口分组间采用组间相位调整，极化方向间采用极化间相位调整。

图1：利用DFT矩阵特征获得的正交波束

如图1所示，正交波束很多，但并非所有正交波束都有较好的接收性能（毕竟波束的方向不同），所以3GPP协议确定了一个有限的调整集并用参数i1,3来确定（见TS 38.214-Table5.2.2.2.1-3和4）。如图2所示，给出了RANK=2的情况下，如何通过参数i1,3来确定参数k1和k2，然后再通过i1,1，i1,2和由i1,3确定的k1和k2确定选择的各层波束，最终根据表达式和由i2确定的双极化天线间的相位调整因子，最终确定预编码矩阵。

图2：i1,3与k1和k2的对应关系

如图2还给出了通过参数i1,3确定k1和k2的过程。根据协议的描述，对于2层传输以及CSI-RS天线端口数小于16时的3层、4层传输，协议通过i1,3来动态地确定k1和k2。而对于大于等于5层的传输，当使用正交波束来实现多层传输时，正交波束的使用协议定义的固定值，而且对于不同的天线配置，波束的选择固定参数也有所不同。

讲到这里，相信大部分的读者已经对R15 Type I码本已经有了一个较清晰的理解。为了让大家更好理解多层传输的实现方式，笔者整理表1。

表1：实现多层传说的方法总结