? 摘要：? 5G Massive MIMO 天線技術具有更高的無線吞吐量和抗干擾能力，64TR/32TR被看作是5G Massive MIMO天線的標準配置。試驗網數據證明5G基站系統通道數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，但同時也增加了建網投資成本。天線設計復雜度高、體積大、造價高等缺點限制了其在某些場景使用的可行性。研究了各類典型場景下5G天線的解決方案，使其既發揮5G波束賦形天線的優勢又適應各種應用場景的需求，在覆蓋和容量上達到最佳的性價比。 ? 前? 言?? 根據通信市場發展的趨勢研判，真正基于5G技術的高階物聯網應用場景的出現還需要很長一段時間，4G/5G將長期共存，協同發展。基于4G/5G網絡將長期共存的組網策略來分析天面架構的演進，業界提出了所有非5G網絡的天線將高度集成為1副一體化高階多系統共用天線，所有服務于5G網絡的天線將高度集成為1副天線，各占一個天面空間，從而形成極簡天面架構的解決方案。5G Massive MIMO 天線技術具有更高的無線吞吐量和抗干擾能力，是5G的關鍵技術之一。隨著5G試驗網絡開展，發現5G基站系統通道數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，但同時也增加了建網投資成本。在實際的應用場景，如室外密集熱點場景、廣域覆蓋場景、室內分布場景、交通干線和隧道場景，它們在覆蓋和容量上的需求都是有差異的。64TR/32TR被看作是5G Massive MIMO天線的標準配置，但天線設計復雜度高、體積大、造價高等缺點限制了其在某些場景方面的使用可行性，所以很有必要針對各類細分場景研究4G/5G網絡共存的天線解決方案。 01 基于場景的5G網絡需求分析 移動通信網絡在不同的應用場景，其業務特點有所不同，主要分為室外密集熱點場景、廣域覆蓋場景、室內分布場景、交通干線和隧道場景等。 1.1 室外密集熱點場景 室外密集熱點城區對網絡覆蓋和容量要求都較高，在密集的城區場景，部分上下行鏈路存在遮擋以及基站穿透能力有限，室內或室外部分區域出現了弱覆蓋或覆蓋盲區，為實現連續覆蓋，需要單獨進行補盲，即為深度覆蓋。業務熱點區域用戶對數據速率、數據流量需求大，特別是中心商用街區、人流量密集的廣場及重要交通樞紐區等區域，存在30%的區域消耗70%流量的現象，也是5G網絡部署的重點區域，這類場景的5G基站站距小，設備密集，宜選用抗干擾能力強、支持MU-MIMO及波束賦形的天線，提高整個小區的吞吐量和容量。 1.2 廣域覆蓋場景 廣域覆蓋和連續覆蓋是移動通信網絡覆蓋的最基本要求，需要同時兼顧用戶的移動性和業務服務的連續性。 對于城區和發達省份的城郊結合區域，人流量密集、住宅小區、機關、企事業單位等較多，日常數據流量開銷較大，但負荷量不高，業務調度的頻次也不高。實際覆蓋時不需要在垂直方向進行波束的數字掃描，常規的波束電下傾調整就可以滿足網絡的覆蓋要求。這類場景宜選用性價比高的寬波束天線，在滿足廣域覆蓋和連續覆蓋的基礎上，還能兼顧一定的容量覆蓋。 針對農村、郊區等區域，用戶相對較少，相應的數據流量需求也較低，只需滿足5G網絡的最基本需求即可。這類場景宜選用體積、重量與4G天線相當的天線，且不需要對桿塔進行升級。 1.3 室內分布場景 一般的建筑物內部間隔多，阻擋大，深度覆蓋需求主要靠天線分布系統解決。室內場所人流固定，熱點區域日常數據流量開銷較大，負荷較高。室內覆蓋具有天線功率小、天線體積小、容量靈活等需求。數字化室分系統能夠較好滿足5G室內覆蓋的需求。容量方面，目前數字化室分只支持4TR，會損失部分波束賦形的特性，單用戶速率體驗受小區用戶數影響較大。 1.4 交通干線和隧道場景 交通干線和隧道場景是典型的線覆蓋，盡可能增加天線的覆蓋距離和天線增益，保證線覆蓋的連續性。典型的線覆蓋通常使用窄波束天線來增強主瓣方向的天線增益，但容易出現塔下黑的現象，水平方向上會出現零點覆蓋。在線覆蓋的場景中，天線設計應采用多波束天線，讓波束在水平方向上具有賦形功能，能夠兼顧遠點和近點的連續覆蓋。 1.5 其他場景 在某些場景，用戶對于環境和諧度要求高，或者業主對電磁敏感， 需要特殊的美化天線或小型基站解決方案，如住宅小區和商業街區，對深度覆蓋與數據流量需求較高，分布面積廣。這種場景，單個基站的大規模波束賦形也難以解決深度覆蓋問題，需要分布廣泛、小型美化的天線方案。 02 主宏站場景5G天線解決方案 2.1覆蓋與速率測試 主宏站場景包括密集城區、一般城區以及鄉鎮農村的覆蓋場景。聯通集團對64T&32T高樓覆蓋進行了對比測試，測試結果如下。 密集城區測試見圖1和圖2。 圖1 密集城區64T&32T高樓覆蓋SSB-RSRP增益 圖2 密集城區64T&32T高樓覆蓋下行速率增益 普通城區測試見圖3和圖4。 圖3普通城區64T&32T高樓覆蓋SSB-RSRP增益 圖4 普通城區64T&32T高樓覆蓋下行速率增益