大規模MIMO天線的工程部署探索

聶鋒

摘 要：5G核心的技術是大規模MIMO，大規模MIMO帶來天線數量的激增，實際工程中天線尺寸受限，為保障工程實施，本文通過對5G中大規模MIMO天線的尺寸和頻段的相關性及覆蓋能力進行仿真分析，探索工程部署經驗。

關鍵詞：5G 大規模MIMO 工程部署

中圖分類號：TN82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0134-02

1 大規模MIMO

大規模MIMO作為5G技術的一種實現方案，通過在基站收發信機上使用大量的天線（超過64根）實現了更大的無線數據流量和連接可靠性。大規模MIMO可以使用預編碼技術將能量集中到目標移動終端上，從而降低了輻射功率。通過把無限能量指向到特定用戶，輻射功率降低，同時對于其他用戶的干擾也降低（見圖1）。

2 工程天線尺寸要求

大規模MIMO采用陣列天線，通過空間、角度、極化等分集實現方向圖正交性，陣列天線的陣元個數和陣元間距是決定其方向圖特性的重要參數。在天線陣列的設計過程中是通過增加天線陣元的個數以提高天線的方向性，進而提高天線增益的。所以大規模MIMO使用了較多的天線單元，考慮到抗風、承重、物業協調等因素，工程實踐中過大的天線運營商無法進行部署。一般運營商要求的天線高度小于2m，寬度小于1m。

大規模MIMO系統中天線密度過高，挨得太近容易使傳輸信道呈現相關性，降低信道容量。以線性天線陣列為例，當天線間距小于半波長時，由于天線間相關性比較強，導致大規模天線陣列系統提升頻譜效率的能力下降。為保證信道不相關，天線之間的距離至少需要λ/4。通過輻射單元、移相器小型化設計，可以使部分天線的振子高度降低，從λ/4下降到λ/8。

目前極限的天線振子尺寸為λ/8，考慮保障5G性能指標，天線間距為λ/4；按照工程控制尺寸可提供的天線陣列如表1所示。

3 鏈路預算

5G應用頻率高于2GHz，按照SUI模型進行仿真，結果如圖2、表2所示。

4 結語

對比各頻段的覆蓋情況，在城市區域部署時，低頻段具備覆蓋優勢，但頻帶寬度和容量不及高頻段，高頻段室內覆蓋性能不足。工程部署中建議以高低頻段結合覆蓋，同時滿足高速率和廣覆蓋需求。熱點室內區域進行室內覆蓋部署。

參考文獻

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