5G NR 上行 MIMO传输
NR 上行传输应以UE为中心还是以基站为中心？上行MIMO传输还涉及到哪些技术点？
上行传输模式
闭环MIMO：在NR上行链路中，UE可以支持多达32个Tx天线，而基站可以支持多达1024个Rx天线。因此，在UE-Tx端和BS-Rx端都可以实现精细波束赋形。随着天线数量的显著增加，NR的理论上行MIMO增益远大于LTE，包括BF增益和复用增益。然而，由于可实现的增益还取决于传输技术的设计，因此，CL-MIMO（Closed-loop）应该是进一步研究的传输方案中的优先选择，特别是对于UL数据信道。最关键的问题是CSI的准确性。因此，CSI的测量和预编码器的显示需完善。
开环MIMO：如果UL传输中只使用OL MIMO（Open-loop），那么增加天线数量的好处是有限的。然后应该考虑继承LTE-UL技术，比如OL天线的选择。此外，由于NR具有更复杂的场景和更宽的频率范围，不应排除其他OL方案，例如SFBC/STBC。如果可以通过低规格影响确定足够的效益，这些OL方案也可以用于低频场景和单波束操作。
半开环MIMO（Semi-Open-Loop-MIMO）：半开环MIMO通常用于无法获得准确的CSI的场景，如UE移动、旋转、部分信道互易等。图1（A）中示出了一个示例。UE从BS指示或部分互易中获取宽波束的信息。更细的波束可以在宽光束的基础上循环。图1（B）是另一个示例，其中宽波束用于天线，但是所选择的天线被动态地改变或者执行SFBC/STBC。图1（C）描绘了在没有关于阻塞路径的信息的情况下循环天线或波束以对抗阻塞的示例。
基于码本的上行传输
在LTE中，上行链路中的CL-MIMO是基于端口选择指示和基于码本的预编码指示的。对于NR，由于互易性可能不可用或不理想，也应支持基于码本的预编码器/波束/端口指示。随着UE天线的数量越来越多，NR中的天线配置也越来越复杂，码本设计面临更多的挑战。固定的码本设计不能足够灵活，而灵活的码本配置应该针对不同的UE和场景进行研究。与LTE类似，应该考虑UE辅助和以BS为中心的机制。以下选项可以是候选项。
Option-1: BS决定并通知UE UL码本的配置，包括直接发送码本和发送码本的参数。（基站说了算）
Option-2: BS配置多个UL码本并通知UE这些码本。UE从码本中选择一个或子集并报告其选择。BS根据UE报告决定最终的码本并通知UE该决定。（基站和UE协商）
Option-3:UE报告天线配置参数。BS根据UE报告决定最终的码本并通知UE该决定。（基站和UE协商）
对于上述选项，进行了相应的分析：
对于方案1，该方法具有确定码本的简单过程，但主要问题是BS不知道UE的天线配置，这意味着UL码本的设计以及非常困难。
对于Option-2，由BS配置的码本可以包含适合于各种天线配置的多个码本，并且UE可以实现期望码本或码本集的有效选择。然而，考虑到UE的许多可能的天线配置，相应码本的设计仍然是非常困难的。
对于Option-3，UE可以报告一些天线配置，如天线拓扑、极化配置、垂直/水平面板的数量、一个面板内的垂直/水平元素的数量、TXRU和虚拟化方法的数量、波束的最大分辨率等。随后，BS相应地生成UL码本。与Option-1和Option-2相比，BS在获得UE的天线配置和场景信息后可以实现更高效的码本配置。由于对天线结构定义的要求，只能对部分经典结构进行标准化。
由此可见，Option-3在UL码本设计中除了具有性能优势外，还具有更好的灵活性。
注意，在所有这些选项中，BS可以在所配置的码本下指示UE 波束组。这取决于UE对波束组中哪个特定波束用于实际传输的决定。在这种情况下，它允许一定的灵活性，但仍然确保UE在正确的方向上发射，其中BS仍然可以使用所确定的接收波束接收UL发射，并且具有对产生到相邻小区的干扰的控制。在这种情况下，它介于以BS为中心和以UE为中心的方法之间。
基于互易的UL传输
对于UL-MIMO，如果获得部分或全部互易信息，UE可以根据DL接收波束来确定UL预编码组或波束组。这意味着互易性将显著提高UL预编码的灵活性，降低码本设计的复杂度，同时节省信令成本。更具体地说，可以分为以下几类：
完全/理想互易操作：
在理想互易性条件下，UE根据DL信道特性决定UL信道特性。首先UE确定BS的DL-Tx波束和DL-Rx波束；随后，UE相应地识别UL-Tx波束。如果一个DL-Tx波束与多个DL-Rx波束连接，或者UE报告多个DL-Tx波束与不同的DL-Rx波束连接，则UL也具有多个UL-Tx波束。BS可以从多个UL-Rx波束中选择期望的一个，并且随后指示UE可以使用一个或多个UL-Tx波束来实现传输。对于BS，根据这种指示和互易性，可以使用与UL-Rx波束相连的波束进行UL接收。为了在UL和DL之间进行这种连接，可以考虑DL天线端口和UL天线端口的关联。这种关联可以类似于QCL。
部分/非理想互易运算
非理想互易性包括互易性的非校准、UL和DL天线配置的不对称性以及FDD。在这种情况下，UL-Tx波束可能不是直接根据UL-Rx波束来精确的，而是作为提高UL预编码性能和降低信令成本的优先级信息。例如，根据DL-Tx/Rx波束，可以确定一组波束以实现更有效的UL子码本。波束组可由信道互易程度决定。
频率选择性预编码
在LTE中，由于以下原因，UL使用非频率选择性预编码：
1） UL使用SC-FDMA和频率预编码会影响PAPR；
2） 20MHz内性能增益不突出；
3） 这种非频率选择性预编码可以节省信令开销；
在NR中，UL采用OFDMA，因此需要重新考虑这个问题。频率和波束宽度对频率响应有显著影响，不同载频的信道也不同。一般来说，在低频发生的衍射越多，频率选择性衰落越明显。同时，随着天线数量的增加，UE和BS可以实现窄宽度的波束赋形，并对多径分量进行滤波，这意味着波束形成后的信道更加平坦，不同波束对的频率响应也不同。另一方面，NR的带宽被认为要大得多。因此，在NR中，波束赋形下的频率选择性能还需要评估。
上行功率控制
在LTE中，上行功率的确定可以分为开环和闭环两部分。开环方法使用部分或全部路径损耗（PL：path loss）补偿，其中PL计算基于始终在特定小区的CRS。闭环方法是对开环方法得到的PL值进行一定的调整，控制干扰，因此闭环方法可以看作是开环方法的补充。因此，在LTE-UL中，使用SC-FDMA并且每个UE具有单载波特性，因此其功率是按每个子帧而不是按用于DL的每个RE来计算的。
在NR中，高频通信成为提高UL吞吐率的重要手段。但是，高频通信面临着一个很大的挑战，即路径损耗大于低频。大规模MIMO可以使用更高的天线阵列增益来补偿这种路径损耗。对于上行NR，UE可以支持多达32Tx天线，因此需要支持模拟波束赋形或混合波束赋形。
在讨论NR帧结构的基础上，采用TDM方式对PUSCH和PUCCH进行复用，以减少时延。此外，基于CP-OFDM的波形可以在不考虑额外的低PAPR/CM技术的情况下用于上行链路，并且基于波束赋形SRS的上行波束扫描可以在NR中考虑。由于LTE中的上行功率是针对不同的上行物理信道针对每个子帧定义的，因此应该针对NR增强上行功率控制，例如：PUSCH、PUCCH和SRS的独立功率控制方案