日前，由中國通信學會主辦，天線系統(tǒng)產業(yè)聯(lián)盟承辦的“2020 5G通信與天線產業(yè)技術報告會”在北京召開。會上，包括中國工程院院士、天線系統(tǒng)產業(yè)聯(lián)盟主席、天線與射頻技術委員會名譽主席段寶巖，國家信息中心電子政務中心處長劉增明，三大運營商專家，華為、京信等天線產業(yè)鏈廠商，以及院校專家紛紛就5G時代豐富場景下的天線需求、解決方案以及未來天線技術的演進進行了分析和探討。

今年，5G發(fā)展如火如荼。工信部最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年10月，我國已累計開通5G基站超過70萬個，終端連接數(shù)超過1.8億個。取得這一成績，除了來自“新基建”政策的推動，還有整個通信產業(yè)鏈的支撐。作為移動通信的關鍵一環(huán)，天線承擔著網絡覆蓋的重任，可以說天線是5G新基建的重要組成部分，也是無可替代的部分。

中國工程院院士段寶巖指出，天線技術的發(fā)展仍有很大的空間，當前天線正向著小型化、輕量化、多頻化、集成化、智能化的方向發(fā)展。與此同時，除了現(xiàn)階段談的較多的地面基站天線外，還有面向未來的空天地一體化網絡的天線。“因此需要各方形成合力，推進并引領天線技術向前發(fā)展，助力我國通信事業(yè)發(fā)展，天線系統(tǒng)產業(yè)聯(lián)盟成立的初衷也是如此。”

運營商悉數(shù)登場，共話5G天線需求

5G作為“新基建”的排頭兵，以其大帶寬、低時延、大連接的特性，從一開始就被賦予了構建萬物互聯(lián)的歷史使命，從而加速全社會數(shù)字化轉型的進程，助力我國數(shù)字經濟的發(fā)展。國家信息中心電子政務中心處長劉增明表示，“新基建”將成為構建數(shù)字化生態(tài)的堅實“底座”，為數(shù)字經濟的發(fā)展增添動力，從而促進產業(yè)鏈高效協(xié)同，有力支撐產業(yè)基礎高級化和產業(yè)鏈現(xiàn)代化。

中國移動研究院高級專家劉亮從標準化的角度，對3GPP R16演進關鍵技術進行了解讀，并對R17進行了展望。劉亮表示，R16標準設計目標基本達成，實現(xiàn)了增強移動帶寬、海量機器類通信、超高可靠低時延通信“能力三角”的夯實和擴展，并在此基礎上進一步優(yōu)化網絡運維效率。對于R17，需要向能力精細化，業(yè)務外延化以及網絡智能化方向發(fā)展。

作為5G網絡的最終建設方，運營商對當前天線與射頻系統(tǒng)的需求和挑戰(zhàn)最有發(fā)言權。中國移動設計院網優(yōu)業(yè)務部副總經理高峰指出，雖然在5G AAU一體化的建設中，天線的獨立特征有所弱化，但是隨著移動通信向高低頻協(xié)同發(fā)展，即B5G、6G、毫米波等應用的展開，天線的作用更加凸顯。就目前而言，天線領域面臨四大挑戰(zhàn)，一是移動通信系統(tǒng)理論體系和天線基礎理論體系的融合發(fā)展；二是天線向小型化、場景化發(fā)展；三是天線有源智能化、平臺化方向發(fā)展；四是天線新材料的工業(yè)化是實現(xiàn)天線技術革命的催化劑。

中國電信研究院AI中心高級專家李艷芬指出，為了滿足5G的不同需求場景以及能力要求，需要引入Massive MIMO這一關鍵技術。不過這也帶來了天線波束管理、波束配置，能耗，以高低頻協(xié)同組網等挑戰(zhàn)。因而，基于4G/5G協(xié)同發(fā)展、5G多頻組網、智簡天面架構演進趨勢，5G宏站天線應向著小型化、多頻化、集成化、智能化方向發(fā)展。此外，5G時代現(xiàn)網為有源天線和無源天線共存，無源設備主動檢測、診斷并及時定位仍然是關鍵問題。

中國聯(lián)通研究院無線中心三室主任張濤認為，5G網絡須根據(jù)用戶業(yè)務覆蓋與速率的需求，協(xié)同高、中、低頻率，形成高效協(xié)同的分層覆蓋，中國聯(lián)通當前重點推動2.1GHz+3.5GHz 5G高低頻協(xié)同覆蓋，實現(xiàn)網絡的彈性覆蓋。同時，為了應對4G和5G網絡的長期共存，通過動態(tài)頻率共享（DSS）技術，提高頻譜利用效率，實現(xiàn)4G/5G系統(tǒng)容量的彈性調整。另外，面向室內應用場景，持續(xù)推進5G微站向云化、融合化、開放化方向演進，創(chuàng)新智享上行和室內分布式Massive MIMO技術方案，提升室內業(yè)務能力。具體到天饋系統(tǒng)，應朝著定位感知、嵌入式RCU、智能化運維、集束接頭、有源無源一體化、場景化特型天線等方向持續(xù)演進。

面向實際落地場景，迎來新挑戰(zhàn)

中國移動安徽公司網優(yōu)中心總經理田磊基于現(xiàn)網的實踐，展望了5G天線系統(tǒng)的發(fā)展。據(jù)介紹，通過創(chuàng)新建設方案、精準波束優(yōu)化助力安徽公司網絡提升。在工程建設中的應用創(chuàng)新包括天饋融合、定義美化罩5G建設標準，動滑輪方式吊裝試點，刀片式交轉直應用。同時探究波束賦形優(yōu)化提升駐留和質量兩項能力。

面向未來的多頻段、多應用、多層次組網。工程建設方面，深度精簡天面應用，2.6G以下多頻段天饋合并，降低天面資源使用，當前業(yè)界已有900M/1800M/FA/2.6G頻段天線合入能力，但缺少對于Massive MIMO的合入；挖掘4.9G覆蓋能力提升手段，持續(xù)做厚網絡，提升用戶感知，不過當前4.9G覆蓋弱于3.5G，業(yè)界暫無解決方案。

網絡優(yōu)化方面，需要更大的可調范圍，支撐“全量遠程優(yōu)化”，降低上站比例，但是電調范圍有限，各廠家能力存在差異；更窄的波束，結合跨站聯(lián)合計算，支撐“靈活時隙配比”的應用，適應不同業(yè)務需求，但當前，上下行配比不同的小區(qū)間嚴重干擾，影響5G性能；更多的流數(shù)，支撐更大容量需求，當前受限于天線工藝能力，下行最大波束流為16流；基于智能天線，通過權值的動態(tài)調整，降低網絡干擾，雖然R16引入遠端基站干擾管理，但解決方案受限。

面向具體的智能鐵路應用場景，北京交通大學教授官科介紹，5G-R發(fā)展的目標定位是實現(xiàn)智聯(lián)萬物、賦能萬物、助力鐵路高質量發(fā)展。一方面，5G-R的發(fā)展要覆蓋鐵路車、機、工、電、輛、供電等各部門共“三大類61類”業(yè)務需求；另一方面，5G-R的發(fā)展要覆蓋鐵路沿線、隧道、車站、站場、室內、車廂等全部鐵路通信場景；再一方面，5G-R的發(fā)展要支持終端同時進行車地通信、車車通信、物聯(lián)網等全部業(yè)務鏈接。

而對于5G-R設計核心關鍵點，要以智能調度指揮與列車控制為核心，支撐智能建造、智能裝備、智能運營、智慧出行、智慧物流等智能/智慧應用。同時還要兼顧與其他通信網絡的智能協(xié)同，實現(xiàn)全業(yè)務、全場景、全鏈接的一體化設計。實現(xiàn)這些核心關鍵點需要具備三項關鍵能力，即自動小區(qū)規(guī)劃、精確站址規(guī)劃、容量仿真規(guī)劃；以及一項關鍵技術，即高性能射線跟蹤。對于5G-R線性覆蓋場景，官科認為，龍伯透鏡天線具備一定的應用潛力。

中國移動設計院高級專家趙培指出，電磁環(huán)境日益復雜，網絡底嗓已日漸抬升到較為嚴重的程度，同時天線及無源器件品質合格率較低，使得移動通信PIM研發(fā)成為熱點。目前，從學術界及工業(yè)界來看，我國移動通信領域PIM的研究及實踐已接近全球先進水平（美國、北歐）。5G時代，移動通信領域PlM的測量與診斷，還面臨著儀表小型化、便攜化以及非接觸式測量的挑戰(zhàn)。700M及微波引入后，還會對工藝設計及測量儀表提出新的挑戰(zhàn)。

產學研齊發(fā)聲，推動5G天線成熟

面對天線的新需求和未來演進的方向，天線產業(yè)鏈有著怎樣的思考。華為技術有限公司高級專家何駿濤表示，中頻TDD大帶寬M-MIMO已成業(yè)界共識，構筑起連續(xù)大帶寬的體驗。不過中頻TDD面臨天面資源限制，C位被占；人工操作限制，鐵塔承重限制；疊加建網，總能耗提升等挑戰(zhàn)。

因此，天線需要向極簡天面，輕量化，高效率發(fā)展。極簡天面方面，華為推出天線1+1 2.0理念，以5G為核心，提供更好的5G性能，業(yè)界首創(chuàng)系列Balde AAU，使能單天面極簡部署。同時通過電磁透明技術，使能1+1天線面向未來靈活組合。輕量化/高效率方面，探索新材料、新工藝、新結構。

面向5.5G，根據(jù)定義的UCBC上行超帶寬、RTBC帶寬實時交互以及HCS通信感知融合三大場景，也對天線提出的新的需求和挑戰(zhàn)。何駿濤強調，5G時代，將是天線質變的開始，出現(xiàn)了Massive MIMO天線，未來5.5G、6G一定會有更多形態(tài)，更高性能的天線出現(xiàn)。

京信通信技術有限公司天饋事業(yè)部副總經理林學進表示，小型化、輕量化、多頻段、集成化是5G天線技術的演進方向，而為了滿足鐵塔、站點對天線的體積、重量等要求，小型化技術是基礎。5G時代天線主要有三種形態(tài)，即4G/5G融合BSA、AAS以及A+P一體化融合天線。這些天線的關鍵技術演進方向，林學進提出了幾點建議，一是輻射單元及陣列組陣要向空間復用、合路復用、透波及去耦方向持續(xù)演進；二是傳動及控制系統(tǒng)要向單電機/雙電機多路傳動系統(tǒng)、工參測量與監(jiān)控技術等演進；此外還需要引入新材料和新工藝。

東南大學教授馬慧鋒從超構材料在天線中應用的角度，闡述了東南大學在等效媒質超材料、人工表面等離激元超材料以及信息超材料在天線中的探索研究和實踐，助力超構材料的實際應用，滿足場景化需求。

移動通信的發(fā)展，除了標準先行之外，測試同樣需要走在前面。中國信息通信研究院西部分院高級專家向羅勇指出，5G采用大規(guī)模陣列天線，如果仍然采用4G天線的測試方法，測試效率極低。為解決幅相配置繁瑣的問題，在測試中采用程控移相系統(tǒng)等設備，有效的解決了廣播、業(yè)務波束測試效率低的問題。此外，業(yè)界普遍認為，車聯(lián)網將成為5G的重要應用場景，傳統(tǒng)測試汽車天線方式存在明顯缺陷，采用移動通信天線行業(yè)逐漸興起的球面近場測試方式，能夠解決汽車上大多數(shù)天線測試問題。

5G已規(guī)模部署一年，回顧這一年，在具體實踐過程中，新業(yè)務、新網絡、新技術，給5G網絡建設，維護帶來全新的挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)5G的高效、低成本建設，天線技術還需要持續(xù)向前演進升級，特別是在場景分類、天面重構、資源共享、能源效率等領域，在這一過程中需要產學研用各方通力合作，共同探討技術方案的可行性。
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