我们知道波束赋形有三种实现方式：模拟、数字和混合波束赋形。对于这些实现，应考虑基于多波束和基于单波束的实现方法。

基于单波束传输

基于单波束的传输是仅使用一个模拟波束进行传输，这意味着该传输方案可以应用于单波束系统和仅使用单个模拟波束的多波束系统。更具体地说，一个宽RF波束将覆盖少量/大量的传播路径，并且基带波束赋形可以灵活地调整以基于CSI反馈或信道互易来发送一个或多个数据流。为了便于理解，这里给出了以下几个示例。

Closed -Loop MIMO

单层传输：UE反馈可在GoB码本中选择的预编码器。具有多个TXU的TRP可以通过基带预编码来细化宽RF波束，以与最佳方向对齐，见图1（a）。TRP还可以通过指向多条路径的多个窄波束传输同一层信息，见图1（b）。一旦波束能够正确地加权并相干地组合成一个流，接收机性能将进一步得到改善。这些波束方向和同相权重可基于线性组合码本获得。

多层传输：如果信道路径丰富且波束宽度足够窄，波束之间的干扰将很小，因此这些不同层的流可以通过多条路径同时传输，见图1（c）。当TRP和UE都配置双极化天线时，多层也可以在不同的极化方向上传输。

如果支持基于DMRS的传输，上述方案可以灵活选择和动态切换。然而，在FDD系统中实现最佳性能对CSI反馈设计来说是一个挑战。注意，在多波束系统中，可以相应地选择一个射频波束进行传输。

Open Loop MIMO

在LTE中，对于NR MIMO，支持多个空间分集方案，例如SFBC、FSTD和LD-CDD，控制信道和数据信道都需要这些方案。空间分集方案可用于单波束传输和多波束传输。

对于基于单波束的传输，OL MIMO的主要目的是利用空间/极化分集增益。如果一个RF波束内有多个TXU，以下列出了几种候选方案：

SF（T）BC：多个TXU发送的信号可以通过Alamouti方法进行编码，这在基于CRS的LTE下行链路传输中是很厉害的。对于NR-MIMO，CL和OL-MIMO都应该考虑基于DMRS的传输，因此应该研究基于DMRS的SFBC。由于该方案不可扩展且难以灵活地支持不同数量的TXU，因此它通常与其他传输方案（例如波束赋形或天线/端口交换）相结合。

Antenna Switching：在数据传输过程中，多个TXU可以在频域或时域切换。更具体地说，FSTD致力于在不同的子载波组中切换，而TSTD将在不同的时域符号中实现这一点。一般来说，这两种方式都是不透明的。gNB应指示UE切换打开，或指示不同SC/符号组的DMRS不同。天线切换的性能也高度依赖于TXU的空间相关性。因此，如果TXU不是空间独立的，则分集增益不显著。

Co-phasing cycling：同相循环通常用于利用极化域中的潜在分集增益。不同极化方向的同相预编码器在预定义的同相设置中循环，例如[1,1]^T/sqrt(2), [1,j] ^T/sqrt(2), [1,-1] ^T/sqrt(2), [1,-j] ^T/sqrt(2)。它可以很容易地扩展为2层传输。此外，该方案还可用于在两个TXU上获得分集增益。然而，与SFBC类似，它的可扩展性不足以支持不同数量的TXU，因此它通常与其他传输方案（例如波束赋形）相结合。

CDD：在传输不同的TXRU时，可以在时域中增加一些延迟。它相当于在频域中用不同的相位相乘，因此可以获得更多的频率选择性衰落，这意味着更多的分集增益。CDD支持透明的方法，并且标准化的复杂性很小。然而，对于基于DMRS的传输，非理想信道估计会导致一些性能损失。

上述分集方案可以通过使用统一的预编码器循环来制定，对于基于DMRS的传输，可以使用透明或非透明方法来实现这些分集方案。

Semi-Open Loop MIMO

对于闭环空间波束赋形，性能增益依赖于精确的CSI反馈。在一些无法获得准确CSI的场景中，例如UE高速移动，基于非理想信道互易性获得CSI。gNodeB可以使用半开环波束赋形方案进行数据或控制传输。图2中示出了一个示例，gNodeB在可调范围内使用多个窄波束进行传输（基带波束循环），它可以对UE不可知，并且gNodeB可以基于UE反馈的长期/宽带PMI或BI/CRI信息，或者基于SRS测量的粗略CSI来确定范围和波束宽度。这些波束可以在时域或频域中切换。与基于宽波束的传输相比，它更高效。

如果只能获得粗略的波束信息，但在gNodeB配置了大量TXU。可以使用其他一些半循环技术，如图2（b）、（c）。在图2（b）、（c）中，TXU被分为两组，每个组可根据信道特性用于生成粗波束，并且如果信道是丰富分散的，则上述一些分集技术可用于分组间MIMO，如SFBC、同相循环等，使用图2（a）、（b）、（c）所示的联合分集方法将是有益的。

半开环 MIMO可以使用与OL-MIMO或CL-MIMO相同的预编码框架。

基于多波束的传输

Closed -Loop MIMO

gNodeB可以使用多个TXU传输不同的射频波束，并在多波束系统中一起优化其射频波束和基带预编码器。类似地，如图3所示：

考虑到成本和复杂性，当存在多个天线单元时，RXU的数量通常小于天线单元的数量。因此，UE应首先使用RF波束来选择指向一个或多个路径的接收波束，如图4所示

单层传输：gNodeB可以使用不同的TXU组来发射不同的RF波束，并且具有相同RF波束的同一组中的TXU可以通过基带预编码来细化最终波束。信号可以经由多个路径传输到UE。多波束的精确组合权重可以带来更大的波束赋形增益，见图3（a）。对应于多个RXU组的多个RF接收波束指向对应于成对TXU组的不同方向，见图4（a）。这种方法可以从不同的路径获得更多的信号，如果能够正确地对波束进行加权和相干组合，则接收机性能将得到改善。由于多波束用于单层传输，因此它比基于单波束的传输更健壮。

多层传输：对应于不同TXU组的不同RF波束可用于多层以实现空间复用，见图3（b），如果TXU组中有许多TXU，则可区分更多路径，从而支持更多层。对应于多个RXU组的多个RF接收波束指向不同的方向。见图4（b），每个TXU-RXU组对可支持一个或多个层。与多波束系统中基于单波束的波束形成相比，基于多波束的波束形成可以更容易地实现具有更高层数的MIMO传输。

在LTE中，单/多层/TP/UE传输使用统一的框架。由于DMRS的灵活性，这些传输具有良好的透明度。在NR中，多波束传输也可以看作是多个虚拟TP之间的协调传输，这表明在统一的框架下可以实现单/多层/TP/UE传输。

Open Loop MIMO

如果存在多波束无信道质量信息的情况，则在多波束系统中使用基于多波束的OL-MIMO传输将从多波束传输中获得更多的分集增益。典型的方法是使用基于波束扫描的传输，这可以看作是一种波束切换技术，如图5（a）所示。

波束切换可以在频域或时域进行。纯开环波束赋形需要扫描整个空间方向，适用于广播信道或公共控制信道。与图5（b）所示的使用宽波束的重复传输相比，这种基于扫频的方法可以选择所需的波束对，然后相应地组合它们的信号，同时考虑到波束对部分下可能存在非常弱的信号或高干扰。这意味着基于波束扫描的方法可以通过重复传输获得性能增益。

Semi-Open Loop MIMO

基于单波束的半开环MIMO传输是利用空间分集（针对不同射频波束）和极化的分集技术获得分集增益。如果射频波束较窄，则只能覆盖有限的路径，因此几乎无法获得分集增益。在这种情况下，使用基于多波束的半开环MIMO传输可以从多个波束获得分集增益，多个波束可以由一个或多个TRP传输。

图6中显示了一个示例，如果多个波束对应于多条路径，则波束之间的切换意味着路径之间的切换，因此它将非常有助于确保易受路径阻塞影响的高频通信中控制信道的鲁棒性。除了波束切换外，多个TXRU以不同的方向发送多个波束，这些不同波束的信号使用了一些分集技术，如CDD、co-phasing cycling和SFBC。