? 摘要：? 5G Massive MIMO 天線技術(shù)具有更高的無(wú)線吞吐量和抗干擾能力，64TR/32TR被看作是5G Massive MIMO天線的標(biāo)準(zhǔn)配置。試驗(yàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)證明5G基站系統(tǒng)通道數(shù)的增加并未提升單用戶的感知，其作用主要是增加多用戶的接入容量，但同時(shí)也增加了建網(wǎng)投資成本。天線設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、體積大、造價(jià)高等缺點(diǎn)限制了其在某些場(chǎng)景使用的可行性。研究了各類(lèi)典型場(chǎng)景下5G天線的解決方案，使其既發(fā)揮5G波束賦形天線的優(yōu)勢(shì)又適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求，在覆蓋和容量上達(dá)到最佳的性?xún)r(jià)比。 ? 前? 言?? 根據(jù)通信市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)研判，真正基于5G技術(shù)的高階物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的出現(xiàn)還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，4G/5G將長(zhǎng)期共存，協(xié)同發(fā)展。基于4G/5G網(wǎng)絡(luò)將長(zhǎng)期共存的組網(wǎng)策略來(lái)分析天面架構(gòu)的演進(jìn)，業(yè)界提出了所有非5G網(wǎng)絡(luò)的天線將高度集成為1副一體化高階多系統(tǒng)共用天線，所有服務(wù)于5G網(wǎng)絡(luò)的天線將高度集成為1副天線，各占一個(gè)天面空間，從而形成極簡(jiǎn)天面架構(gòu)的解決方案。5G Massive MIMO 天線技術(shù)具有更高的無(wú)線吞吐量和抗干擾能力，是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)5G基站系統(tǒng)通道數(shù)的增加并未提升單用戶的感知，其作用主要是增加多用戶的接入容量，但同時(shí)也增加了建網(wǎng)投資成本。在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，如室外密集熱點(diǎn)場(chǎng)景、廣域覆蓋場(chǎng)景、室內(nèi)分布場(chǎng)景、交通干線和隧道場(chǎng)景，它們?cè)诟采w和容量上的需求都是有差異的。64TR/32TR被看作是5G Massive MIMO天線的標(biāo)準(zhǔn)配置，但天線設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、體積大、造價(jià)高等缺點(diǎn)限制了其在某些場(chǎng)景方面的使用可行性，所以很有必要針對(duì)各類(lèi)細(xì)分場(chǎng)景研究4G/5G網(wǎng)絡(luò)共存的天線解決方案。 01 基于場(chǎng)景的5G網(wǎng)絡(luò)需求分析 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景，其業(yè)務(wù)特點(diǎn)有所不同，主要分為室外密集熱點(diǎn)場(chǎng)景、廣域覆蓋場(chǎng)景、室內(nèi)分布場(chǎng)景、交通干線和隧道場(chǎng)景等。 1.1 室外密集熱點(diǎn)場(chǎng)景 室外密集熱點(diǎn)城區(qū)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量要求都較高，在密集的城區(qū)場(chǎng)景，部分上下行鏈路存在遮擋以及基站穿透能力有限，室內(nèi)或室外部分區(qū)域出現(xiàn)了弱覆蓋或覆蓋盲區(qū)，為實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，需要單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)盲，即為深度覆蓋。業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域用戶對(duì)數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)流量需求大，特別是中心商用街區(qū)、人流量密集的廣場(chǎng)及重要交通樞紐區(qū)等區(qū)域，存在30%的區(qū)域消耗70%流量的現(xiàn)象，也是5G網(wǎng)絡(luò)部署的重點(diǎn)區(qū)域，這類(lèi)場(chǎng)景的5G基站站距小，設(shè)備密集，宜選用抗干擾能力強(qiáng)、支持MU-MIMO及波束賦形的天線，提高整個(gè)小區(qū)的吞吐量和容量。 1.2 廣域覆蓋場(chǎng)景 廣域覆蓋和連續(xù)覆蓋是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的最基本要求，需要同時(shí)兼顧用戶的移動(dòng)性和業(yè)務(wù)服務(wù)的連續(xù)性。 對(duì)于城區(qū)和發(fā)達(dá)省份的城郊結(jié)合區(qū)域，人流量密集、住宅小區(qū)、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位等較多，日常數(shù)據(jù)流量開(kāi)銷(xiāo)較大，但負(fù)荷量不高，業(yè)務(wù)調(diào)度的頻次也不高。實(shí)際覆蓋時(shí)不需要在垂直方向進(jìn)行波束的數(shù)字掃描，常規(guī)的波束電下傾調(diào)整就可以滿足網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求。這類(lèi)場(chǎng)景宜選用性?xún)r(jià)比高的寬波束天線，在滿足廣域覆蓋和連續(xù)覆蓋的基礎(chǔ)上，還能兼顧一定的容量覆蓋。 針對(duì)農(nóng)村、郊區(qū)等區(qū)域，用戶相對(duì)較少，相應(yīng)的數(shù)據(jù)流量需求也較低，只需滿足5G網(wǎng)絡(luò)的最基本需求即可。這類(lèi)場(chǎng)景宜選用體積、重量與4G天線相當(dāng)?shù)奶炀€，且不需要對(duì)桿塔進(jìn)行升級(jí)。 1.3 室內(nèi)分布場(chǎng)景 一般的建筑物內(nèi)部間隔多，阻擋大，深度覆蓋需求主要靠天線分布系統(tǒng)解決。室內(nèi)場(chǎng)所人流固定，熱點(diǎn)區(qū)域日常數(shù)據(jù)流量開(kāi)銷(xiāo)較大，負(fù)荷較高。室內(nèi)覆蓋具有天線功率小、天線體積小、容量靈活等需求。數(shù)字化室分系統(tǒng)能夠較好滿足5G室內(nèi)覆蓋的需求。容量方面，目前數(shù)字化室分只支持4TR，會(huì)損失部分波束賦形的特性，單用戶速率體驗(yàn)受小區(qū)用戶數(shù)影響較大。 1.4 交通干線和隧道場(chǎng)景 交通干線和隧道場(chǎng)景是典型的線覆蓋，盡可能增加天線的覆蓋距離和天線增益，保證線覆蓋的連續(xù)性。典型的線覆蓋通常使用窄波束天線來(lái)增強(qiáng)主瓣方向的天線增益，但容易出現(xiàn)塔下黑的現(xiàn)象，水平方向上會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)覆蓋。在線覆蓋的場(chǎng)景中，天線設(shè)計(jì)應(yīng)采用多波束天線，讓波束在水平方向上具有賦形功能，能夠兼顧遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)的連續(xù)覆蓋。 1.5 其他場(chǎng)景 在某些場(chǎng)景，用戶對(duì)于環(huán)境和諧度要求高，或者業(yè)主對(duì)電磁敏感， 需要特殊的美化天線或小型基站解決方案，如住宅小區(qū)和商業(yè)街區(qū)，對(duì)深度覆蓋與數(shù)據(jù)流量需求較高，分布面積廣。這種場(chǎng)景，單個(gè)基站的大規(guī)模波束賦形也難以解決深度覆蓋問(wèn)題，需要分布廣泛、小型美化的天線方案。 02 主宏站場(chǎng)景5G天線解決方案 2.1覆蓋與速率測(cè)試 主宏站場(chǎng)景包括密集城區(qū)、一般城區(qū)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村的覆蓋場(chǎng)景。聯(lián)通集團(tuán)對(duì)64T&32T高樓覆蓋進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下。 密集城區(qū)測(cè)試見(jiàn)圖1和圖2。 圖1 密集城區(qū)64T&32T高樓覆蓋SSB-RSRP增益 圖2 密集城區(qū)64T&32T高樓覆蓋下行速率增益 普通城區(qū)測(cè)試見(jiàn)圖3和圖4。 圖3普通城區(qū)64T&32T高樓覆蓋SSB-RSRP增益 圖4 普通城區(qū)64T&32T高樓覆蓋下行速率增益