企业官网建设流程全解析

PMI的理解

1 原理：简单理解电磁波干涉

理解PMI首先需要理解电磁波的干涉现象，利用该物理原理可以实现波束赋形，NR使用的是双极性阵列天线；

基站要发射信号，需要知道给每一根天线馈电时，电压调多大（幅度），以及时间提前或延后多少（相位）。

相位差（最关键）：如果相邻天线的信号有固定的相位差，根据干涉原理，电磁波就会在特定方向上增强（波瓣），其他方向抵消。相位差 = 波束指向角。天线阵元之间的相位差，本质上是同一电磁波到达不同空间位置的时间差造成的。这个相位差是波束赋形和所有 MIMO 预编码的物理基础。相位差影响数据能量在空间分布。

解释一下下面这个图像，这个图像是解释阵列天线接收信号：入射波是平面波，入射角 θ是以相对y轴偏移，阵元0和1相差d。从阵元1向过阵元0的波前作垂线，这条垂线上代表等相位波，那么阵元1就多了dsinθ的路径，阵元直接也有了固定相位差2π * d * sinθ / λ。通过不同阵元的相位差，即可得到入射波的入射角度，即波束指向角，范围在-90度到90度。在发送端同理，如果相邻阵元遵循固定相位差2π * d * sinθ / λ发送信号，那么波束在空间中的叠加则按照 θ的角度发送。

极化：在NR天线面板的每一个物理位置上，都贴着两根互相交叉成90°的天线振子（一根斜向右上45°，一根斜向左上45°）。这相当于在同一个位置，同时提供了两个完全正交（互不干扰）的“振动方向通道”。极化影响数据振动的方向
好处1：容量翻倍，物理上两个方向的天线振动方向完全正交，支持发送两路天线；
好处2：如果两个方向天线发送相同数据，可以调整其中一个方向天线数据的相位，改变其合成的数据振动方向，使其与接收天线振动方向匹配。

幅度（type1中没有涉及）：如果给边缘天线少加点电（幅度锥削），旁瓣就会降低，但主瓣会稍微变宽。

2 PMI内容

CSI的码本配置就是专门为PMI的上报服务的，它的所有参数都是为了定义一套或多套预编码矩阵的码本，并指导 UE 如何从中选择最优矩阵，以及如何将选中的矩阵索引（即 PMI）组织成 UCI 比特流。

PMI的本质：终端（手机）测量下行参考信号（CSI-RS）后，根据信道情况，从协议预定义的“码本（Codebook）”里挑一个最合适的编号（索引）上报给基站。这个编号背后，藏着一组给所有天线用的“幅度值”和“相位值”。基站拿到这个编号，查表查出权重，照着给天线馈电，波束就精准打向手机了。

type1：目前公网90%以上都是只使用了type1，所以我目前只选择理解type1的内容
NR的PMI设计非常巧妙，它把物理世界的“角度”和“极化”拆成了两部分，用两个索引（i1 和 i2）来表示。拆解type I：

第一步：空间波束选择（i1）—— 决定“往哪个大致方向打”

i1包含宽带（宽带）信息，代表信道长期统计特性（比如手机在基站的北偏东30度）。

NR协议用过采样DFT（离散傅里叶变换）向量来生成这些波束。你可以把它想象成在基站周围画了密密麻麻的“刻度线”（比如32根天线，过采样4倍，就有128个固定方向）。i1就是告诉基站：“请选择第N根刻度线对应的移相器组合。”

物理上，这个权重只改变相位，不改变幅度，产生一个窄的、高增益的固定指向波束。

i1,1和i1,2分别确定水平和垂直方向天线端口的相位偏移值

第二步：极化之间的共相位（i2）—— 决定“两个极化天线怎么配合”

基站天线通常有双极化（+45°和-45°）。

当主波束方向确定后，i2负责调整两个极化端口之间的相位差（0°，90°，180°，270°）。

物理意义：通过调整两个极化的相位差，可以改变合成波束的极化状态，或者用来在空间上形成正交的两个波束（用于Rank 2，即双流传输）。

第三步：i1,3：空间复用旋钮——在多层（Rank>1）传输中，用于确定“除第一层（基础波束）之外，其余所有层所对应的正交波束在空间网格上的偏移量集合”的索引。

仅在Rank 大于1（多层传输）时使用，用于选择与第一层（由 i1,1/i1,2 决定）正交的第二个波束。

如何工作：i1,3 的值会映射到一组波束偏移量 (k1, k2) 上。系统会用 (i1,1 + k1, i1,2 + k2) 来生成第二层的预编码向量。这个偏移保证了两个数据流对应的波束在空间上尽可能正交，从而在相同资源上传输两个数据流时，彼此间的干扰最小。

在Rank 1（单层）时，这个参数不存在。它纯粹是为实现空间复用、提升数据传输速率而服务的。

结论：对于NR Type I单流（Rank 1），PMI = 相位转向向量（i1决定方向角） × 极化相位调整（i2决定极化匹配），共同决定了物理上看到的“波束指向”。

3 答疑解惑

i1决定空间和i2决定极化，两者有什么区别：

i1：特征：相位值随着天线面板上物理位置的移动而均匀递增/递减。
数学直觉：比如水平方向，相邻两根天线的相位差固定为 Δφ。第1根相位是 0°，第2根是 Δφ，第3根是 2Δφ，第4根是 3Δφ……（形成一个等差数列）。
物理结果：这个“梯度”的大小（Δφ）直接决定了波束指向哪个角度。Δφ 大，波束偏转角大；Δφ 小，波束接近法线方向。
i1 做的事：i1,1 和 i1,2 就是通过DFT向量，生成这组沿水平（列）和垂直（行）呈线性递增的相位梯度的“斜率值”

i2：特征：这个相位差与天线在面板上的物理位置（第几行第几列）无关，只与“端口属性（+45°还是-45°）”有关。
数学直觉：面板上所有的 +45° 极化天线保持相位 0°，而所有的 -45° 极化天线，统一额外加上一个固定的相位值 φ（比如 90°）。无论这根 -45° 天线在面板的左上角还是右下角，加的偏置 φ 都是一样的。
物理结果：这个固定的偏置（φ）不改变波束指向哪里，而是改变电磁波在传播时的“旋转姿态”（线极化变圆极化等），以匹配信道和接收天线。
i2 做的事：在整个预编码矩阵中，给第二组极化天线（-45°）统一乘以 e^(j*φ)，这就是所谓的“共相位（Co-phasing）”因子。

因为 i1（梯度相位）通常由大尺度衰落（路径损耗、手机位置）决定，变化很慢（宽带、长期）；而 i2（固定偏置）受小尺度衰落（多径、极化旋转）影响大，变化很快（子带、短期）。

所以基站让手机分开报：i1 少报几次，i2 多报几次，大大节省了上行反馈的比特开销。

暂时不分析type1 Multi-Panel和type2的PMI，后续补充。

链接: 5G NR CSI Report中关于codebook/PMI的理解.