3GPP RAN TSG#102闭幕及R19启动项目-25 ​Rel-19 MIMO 增强讨论总结

Discussion on MIMO enhancement for Rel-19主体提案编号：RP-232889

一、文档摘要（AI生成）

本次文档讨论了 3GPP TSG RAN #102 会议上关于 Release 19 (Rel-19) 多输入多输出 (MIMO) 增强技术的议题。文档重点介绍了几个候选主题/目标，供进一步讨论和完善。

主要讨论点和关键论据如下：

- 上行增强：

• 文档提出支持 3Tx 上行 MIMO 传输以提升上行吞吐量。指出目前市场上的商用用户设备通常限制在 2 个发射链，但支持 3 个发射链的先进用户设备可以在上行吞吐量方面实现显著提升。仿真结果显示，3 Tx 上行 MIMO 比 2 Tx 上行 MIMO 的吞吐量增益约为 50%。文档建议在 Rel-19 中指定启用 3 Tx 上行 MIMO 传输的信令和机制。

- 非对称下行 sTRP/上行 mTRP：

• 另一项提出的上行增强是利用非对称下行 sTRP/上行 mTRP 部署场景。文档建议在下行和上行覆盖不同的场景中增强上行功率控制，以改善上行覆盖和吞吐量。建议为用户设备配置路径损耗偏移量以进行准确的路径损耗计算，并为针对宏基站和小节点的 SRS 功率控制提供单独的闭环索引。

- 下行增强：

• 文档讨论了多波束操作的增强，具体提出用户设备发起的波束报告以减少延迟和信令开销。目前，波束报告和切换/更新是网络启动的方法，会导致延迟。文档建议，用户设备发起的波束报告可以通过允许用户设备仅在必要时报告测量结果来减少信令开销和延迟。

- 同coherent-JT (CJT) 增强：

• 文档强调需要在非理想同步和回程的 CJT 部署场景中进行增强。它提出用户设备辅助同步和用于时间和频率误差报告的增强，以扩展 CJT 的部署场景并提供比单 TRP 更高的增益。

- CSI 增强：

• 文档建议增强以支持多达 128 个 CSI-RS 端口以提高频谱效率。它提出扩展当前的 Type I/II 码本以支持 64/128 个天线端口，并考虑基于多个 CRI 的 CSI 报告以支持混合波束成形，从而在所有 CSI-RS 资源上支持多达 128 个端口。

文档最后总结了针对Rel-19 中 MIMO 增强提出的建议，包括3Tx上行 MIMO 传输的信令和机制、非对称下行 sTRP/上行 mTRP 部署的增强、用户设备发起的波束管理流程、用于CJT 部署的时间和频率误差报告以及 CSI 增强。

二、 引言

在 RAN#101 会议上，基于提交的技术文档，讨论了 R19 的潜在范围。根据讨论，突出了一些候选主题/目标，供 12 月全体会议进一步讨论、细化和可能缩小范围 :

• 主题 1：通过用户设备发起的/事件驱动的波束管理减少开销/延迟的波束管理增强

• 目标 1：信令/机制，用于促进用户设备发起的波束管理过程，包括用户设备发起的波束报告/切换

• 主题 2：增强 CSI 框架以支持 > 32 (64/128) 个 CSI-RS 端口

• 注释 1：扩展传统码本和传统 CSI-RS 资源

• 注释 2：目标 3 可能需要进一步研究或澄清。

• 目标 1：类型 I 码本增强，以支持 > 32 个 CSI-RS 端口

• 目标 2：类型 II 码本增强，以支持 > 32 个 CSI-RS 端口

• 目标 3：混合波束成形增强（基于 CRI 的报告增强）

• 主题 3：CJT/DL 多路 TRP 增强

• 注释：假设传统 CSI-RS 设计和 PUSCH 上的独立非周期性报告。

• 目标 1：用户设备辅助校准报告，用于具有非理想同步和回程的 CJT 的延迟和频率/相位偏移

• 主题 4：上行增强

• 目标 1：STxMP 增强（例如，同时发射 PUCCH 和 PUSCH，非对称面板实现，mDCI PUCCH + PUCCH，STxMP 最多支持秩 8，相干 SFN STxMP）

• 目标 2：上行 3Tx 增强，包括 3Tx 用于上行码本和非码本传输

• 主题 5：针对假设以下情况的非对称下行 S-TRP/UL M-TRP 场景的增强：假设频带内小区内非共址 M-TRP 场景，不改变现有小区定义或定义新小区

• 目标 1：假设传统 PRACH 资源，将 Rel-18 2TA mDCI 扩展到 sDCI

• 目标 2：仅针对 SRS 到下行 S-TRP 的 SRS 的独立上行功率控制，并引入到上行 M-TRP 的路径损耗测量

• 主题 6：使用两个 3/4 Rx 天线单元段最多支持 8 层 DL Tx 的 6Rx/8Rx 用户设备增强，基于传统码本和传统码字到层映射降低复杂性

• 目标 1：SRS 天线端口分组，CSI 和码字与接收天线段关联。

本文档将提供我们对 Rel-19 中 MIMO 增强技术的看法。

三、讨论

3.1 上行增强

3.1.1 支持 3Tx 上行 MIMO

5G 新空口 (NR) 系统需要支持多种类型的服务，其中部分服务需要高强度的上行传输。然而，目前 NR 系统的上行传输一直受到覆盖范围和吞吐量限制，提升上行吞吐量也受到了业界广泛关注 。

遗憾的是，当前商用终端普遍仅支持 2 个发射链，限制了上行吞吐量。尽管 NR 规范支持 4 个甚至更多的发射链，但由于功放成本和手机尺寸等因素，商用终端在短期内不太可能采用 4 个发射链。

另一方面，随着硬件技术的进步，一些高端终端能够在同一频段支持 3 个发射链，通过比 2 Tx 链多增加一条链路来提升上行吞吐量。与 2 Tx 链终端相比，3 Tx 链终端的上行吞吐量可以显著提升（峰值吞吐量增幅高达 50%），为需要高强度上行的业务提供更好的用户体验。

简明扼要说明

• NR 系统需要支持多种服务，部分服务需要高强度上行传输。

• 当前商用终端普遍仅支持 2 个发射链，限制了上行吞吐量。

• 高端终端可以支持 3 个发射链，相比 2 Tx 链终端，上行吞吐量可提升 50%。

• 支持 3Tx 上行 MIMO 可以为用户提供更好的体验。

Figure 1: The evolution of hardware in UE: supporting 3 Tx chains in one band

为了证明 3 Tx 链路在上行 MIMO 中的性能提升，我们进行了仿真。仿真假设详见附录。图 2 和图 3 分别显示了吞吐量性能结果。可以观察到，对于基于码本的 PUSCH 和非基于码本的 PUSCH，3Tx 上行 MIMO 与 2 Tx 上行 MIMO 传输相比，吞吐量增益约为 50%。

Figure 2: Performance of 3 Tx UL MIMO of non-codebook based

Figure 3: Performance of 3 Tx UL MIMO of codebook based

为支持 3Tx UL MIMO，需要进行一些改进，如 3 端口编码本、相应的 UE 能力和 RAN4 要求等。

建议 1：在 Rel-19 中，规定启用 3Tx UL MIMO 传输的信号/机制

3.1.2 非对称下行 sTRP/上行 mTRP

除了支持 3 Tx 链路外，另一个上行增强是利用多路 TRP 部署，即非对称下行 sTRP/上行 mTRP 部署场景。在 NR 系统中，下行和上行覆盖范围可能完全不同。例如，宏基站的下行覆盖范围可能非常大，但上行覆盖范围非常有限。在某些部署场景中，仅上行 TRP 可以以非常低的成本改善上行覆盖范围和吞吐量，同时提高系统功率效率。

为了支持这种部署场景，至少需要增强上行功率控制 (PC)。例如，当路径损耗参考信号 (RS) 从宏基站发射，用户设备向上行微节点传输时，从宏基站的路径损耗参考信号测量的路径损耗并不准确。因此，需要配置用户设备一个路径损耗偏移量以准确计算路径损耗。此外，当 SRS 不用于 PUSCH 的链路自适应（例如用于波束管理）时，还需要另一个独立的 SRS 功率控制闭环索引，用于分别针对宏基站和微节点进行功率控制。

因此，可以在 Rel-19 中考虑增强上行功率控制，以实现非对称下行 sTRP/上行 mTRP 部署。

简明扼要说明

• 非对称下行 sTRP/上行 mTRP 部署场景中，下行和上行覆盖范围可能不同。

• 仅上行 TRP 可以改善上行覆盖范围和吞吐量，并提高功率效率。

• 需要增强上行功率控制，包括路径损耗偏移量和单独的 SRS 功率控制闭环索引。

• 建议在 Rel-19 中考虑此增强。

3.2 下行增强

3.2.1 多波束操作增强

5G 新空口 (NR) 系统自 Rel-15 起就引入了多波束操作，并在之后的 Rel-16/17/18 中进行了持续增强。然而，目前为止，NR 规范中规定的波束报告和波束切换/更新均为网络侧发起的。系统配置/要求用户设备测量一些波束，然后报告最佳波束。系统指示用户设备切换到某些波束进行下行接收和/或上行传输。

网络侧发起的波束报告和波束切换的主要问题是会产生延迟和信令开销。原因在于，用户设备总是第一个知道波束变化和最佳波束变化的人，而网络在用户设备报告测量结果之前并不知道。

在 Rel-18 中，引入了长期测量 (LTM) 功能。在 LTM 中，对于 L1-RSRP 测量和报告，用户设备需要测量和报告比小区内多波束操作的 L1-RSRP 测量/报告多得多的波束。因此，我们将面临更严重的网络侧发起的波束报告的延迟和信令开销问题。

为了解决这个问题，我们建议规范用户设备发起的波束报告。当用户设备发现波束变化足够大时，可以触发波束报告。这可以减少上行信令开销，因为用户设备只在必要时才报告波束测量结果。这也可减少波束报告延迟，因为用户设备可以在任何需要时立即报告测量结果。

简明扼要说明

• 目前 NR 规范中，波束报告和波束切换/更新均为网络侧发起。

• 网络侧发起的波束报告会导致延迟和信令开销。

• 建议在 Rel-19 中规范用户设备发起的波束报告，以减少延迟和信令开销。

2.2.3 支持多达 128 个 CSI-RS 端口的 CSI 信息

目前的技术规范可以支持最大 32 天线端口的下行传输。然而，为了提高频谱效率，业界对具有更多天线的更大天线阵列越来越感兴趣，例如在 7-14GHz 频段。为了支持更多天线端口，需要进行更多研究，例如通过单路 TRP 中的混合波束成形，以低成本支持基站更大规模的天线阵列。

一方面，现有的 Type I/II 码本可以扩展到支持 64/128 个天线端口，而无需引入额外的码本参数。另一方面，也可以考虑使用混合波束成形，为每个波束分配一个 CRI（每个 CRI 包含 RI/PMI/CQI，最多支持 32 个端口），从而在所有资源中支持多达 128 个 CSI-RS 端口，每个资源支持多达 32 个 CSI-RS 端口（无需增强 CSI-RS 设计）。通过基于多个 CRI 的 CSI 报告，可以在不额外增强 CSI-RS 和码本的情况下支持更多天线端口，并最大限度减少标准化工作量。

建议

在 Rel-19 中考虑以下 CSI 增强：

• Type I/II 码本增强，支持多达 128 个端口。

• 基于多个 CRI 的 CSI 报告，用于混合波束成形，在所有 CSI-RS 资源中支持多达 128 个端口。