在5G NR協議中，massive-MIMO被作為一種默認的關鍵技術而使用。本文主要從層2和上層協議概述其引起的差異。
首先也是最重要，傳統的基於寬波束的區扇覆蓋方式沒有被使用了。在一定程度上，小區近點、小區中點、小區邊緣等概念被弱化了。前幾代蜂窩系統一般使用如下的三個扇區（α、β和γ）120度寬的波束扇區覆蓋。如下圖中，的紅色六邊形是單元扇區。
寬波束的缺點，如果它想在特定方向上向UE發送信號，它會將信號發送到整個扇區范圍，這會影響鏈路預算並引入干擾。
在5G-NR中，采用基於波束的扇區覆蓋，增加了鏈路預算，克服了毫米波信道的缺點。換句話說，所有數據傳輸和關鍵信令傳輸都是波束形成（定向）的。下圖給出一個20波束的Massive-MIMO系統。為了更好地理解，我們可以說大規模MIMO系統將發射20個不同的波束來覆蓋120度的小區扇區。以https://tinyurl.com/y7ct5cqo諾基亞為例，其系統有128個天線，所有天線一起工作形成32個波束，因此諾基亞系統是一個32個波束的大規模MIMO系統。
在5G-NR中，部分波束是由模擬賦形技術，但對於數據傳輸，5G系統動態地使用模擬或數字波束賦形技術或模擬和數字波束形成技術的結合，稱為混合波束賦形技術。
由於小區覆蓋是基於波束的，5G小區中的UE同步、附着和上報都是基於波束的。移動終端將只連接到一個單波束，3GPP版本15不支持多波束連接。
波束管理
波束管理包含如下幾個流程：波束掃描，波束測量，波束選擇以及波束上報，波束失敗恢復
(a)波束掃描:
波束掃描是一種以固定間隔在所有預定方向上以突發(burst)方式傳輸波束的技術。例如，移動終端附着過程的第一步是初始接入，即完成與系統的同步，並接收最小系統廣播信息。因此，“同步塊” SSB 攜帶PSS、SSS和PBCH，並且它將在5ms窗口中在時間域的預定方向（波束）上重復，這稱為SS burst。如下圖所示，通常情況下，該SS burst將以20ms為周期重復。
不難理解，上圖中基於20個波束的小區扇區覆蓋圖（在上一節中）將沒有固定波的承載參考信號和同步信號的波束（始終打開 always on），這里只是為了好理解，都畫出來了。因此，從上面可以看出，諾基亞gNB將以固定的間隔在不同的預定義方向（波束）傳輸32個SSB，SSB覆蓋的方向集可以，也可以不覆蓋所有的預定義方向。SS burst set中可以定義的預定義方向（波束/ SS塊）的最大數目是頻率相關的，例如3 GHz以下是“4”，從3 GHz到6 GHz是“8”，從6 GHz到52.6 GHz是“64”。
(b) 波束測量和波束選擇:
在空閑模式下，基於SS（同步信號）測量，在連接模式下，基於DL中的CSI-RS和UL中的SRS測量。CSI-RS測量窗口配置（周期性，時間/頻率偏移）與對應的SS burst相關。利用SS和CSI-RS測量結果，UE可以，也需要周期性地搜索最優波束。考慮到覆蓋所有預定義方向的開銷，CSI-RS將基於UE的位置僅在這些預定義方向（波束）的子集中傳輸。
UL中的SRS類似於LTE規范，移動終端將根據gNB方向發送SRS，gNB將測量SRS以確定最優UL波束。
DL波束UE確定，其標准就是對應波束應該的接收功率需要高於預定閾值的最大信號強度。
(d) 波束上報:
在空閑模式下，在UE選擇SS塊（波束）之后，對於該SS塊，有一個或者多個具有特定時間和頻率偏移和方向（僅限於該SS塊）的預定義RACH機會，以便UE知道在哪個發射波束（UL）中發射RACH preamble。這也是一種UE通知gNB哪個是它的最優波束的方法。gNB（TRP）將在系統信息中指示UE，波束掃描塊（SSB）和RACH資源之間的一一映射關系。UE將在檢測到最佳信號強度的DL-SS塊相對應的UL-SS塊中發送PRACH前導碼。
下圖說明了5G NR中初始接入期間的Rx波束到Tx波束映射。
在連接態的時候，UE會通過控制信道給基站反饋，如果鏈路失敗並且通過CSI-RS都找不到好的方向(都小於預定的閾值)，則UE會通過SS burst嘗試恢復鏈路。
(e) 波束失敗恢復:
當移動終端信道狀況不佳時，它會從較低層得到波束失效指示。UE將通過指示新的SS塊或CSI-RS來請求恢復，這將通過啟動RACH過程來完成。gNB將在PDCCH上發送DL調度或UL grant，以結束波束故障恢復。
波束調度/ gNB MAC 調度器:
基於波束的小區扇區覆蓋（意味着僅波束形成傳輸，都需要做波束賦形）需要新的調度方式，在TTI內，可以在多個波束中同時重用和調度相同的時間/頻率資源。大規模MIMO系統能夠將數據傳輸調度為3D波束賦形和MU-MIMO傳輸。
UE分布可以作為輸入來考慮在單波束或不同波束中傳輸。因此gNB MAC調度器應該在一個TTI中調度多個波束。一個TTI中，能調度的波束數量存在限制，這主要是由於天線設計，主要是由於AAS（有源天線系統）中的移相器和TXRU（收發器單元）的數量。更復雜的是，在32個波束中選擇N個波束來調度，這種復雜性在上面提到的諾基亞文章中描述，將有30000+種不同的組合。
我們知道，對於DL來說，UE將基於CSI-RS報告波束的質量，有趣的是，單波束中的不同UE很有可能根據其信道質量報告不同的CSI報告。另外一點是數據的傳輸也采用了混合波束形成技術，這意味着不必只以預先定義的模擬波束發送數據，它可以使用比模擬波束更窄的波束向新的方向傳輸。
在LTE中，通常使用比例公平（PF）調度，PF調度器將考慮到目前為止的信道質量、已達到的速率和UE需要的最大可速率。如果在5G-NR系統中采用基於CSI-RS的波束質量報告的PF調度器，則無法解決這一問題，例如調度的UE將在10個不同的幀中，這在5G-NR系統中是不可能調度的。因此，gNB應該結合調度的波束（基於波束質量）以及與移動終端的比例公平性來考慮。為了實現更好的速率，在所選擇的移動終端中，至少兩個或三個移動終端應該是非常適合用於MU-MIMO傳輸組合。因此，對於具有波束數（基於波束質量）、與移動終端成比例的公平性和來自MU-MIMO傳輸的最優速率的gNB調度器來說，這是一個三維問題。
[2]https://www.linkedin.com/pulse/5g-nr-beam-management-scheduling-everything-beams-ramalingam/