?? ? ??摘要：從工信部提出5G的預商用計劃開始，5G的發(fā)展日新月異，目前已經(jīng)具備商用部署的條件。但與此同時，業(yè)內(nèi)仍然還面臨許多技術(shù)及測試測量方面的挑戰(zhàn)。金智創(chuàng)新主要分析了5G通信天線方面所面臨的的問題，為大規(guī)模天線的進一步商用發(fā)展做了探討。

　　目前5G通信天線所使用的技術(shù)中，Massive MIMO毫無疑問是亮點技術(shù)，國內(nèi)設備商在這個技術(shù)點做了非常多的技術(shù)儲備和市場應用方案。5G的峰值速率與傳統(tǒng)4G時代20 MHz帶寬下的150 Mb/s的峰值速率相比，頻譜效率提升了5倍之多。但是從實驗驗證到技術(shù)成熟，再到大規(guī)模商用還有很多的問題要解決。

　　FDD上下行信道的互易性問題

　　首先，大規(guī)模 MIMO天線需要解決如何快速、準確的捕捉不同終端的信號，如何將用戶的信道信息反饋至每一個天線，以及如何降低用于捕捉終端反饋信號的功耗問題。

　　傳統(tǒng)的方式是終端監(jiān)控基站下發(fā)的導頻信號，然后估計信道信息再反饋給基站，但這種方法在大規(guī)模天線技術(shù)中變得不再適用。因為5 G基站天線增多，終端向基站反饋信息會消耗大量的上行鏈路資源，不僅影響了網(wǎng)絡質(zhì)量還增加了時延，這是5 G技術(shù)所不能接受的。

　　目前使用較多的技術(shù)方案是基于 TDD(時分雙工)的上、下行信道的對稱性，利用終端向基站發(fā)送導頻信號，基站監(jiān)測上行鏈路，并基于信道對稱性推斷下行鏈路信息，從而快速、準確地調(diào)整天線狀態(tài)。此技術(shù)可以在用戶移動速度小于500km/h，保持與用戶間的高質(zhì)量通信。

　　但是， FDD技術(shù)的互易特性不好(互易性為在單一激勵的情形下，激勵端與響應端交換位置時，響應不因這種互換而有所改變的特性)，如何解決 FDD的互易性是需要重點克服的問題之一。

　　大規(guī)模MIMO天線波束賦形的算法問題

　　大規(guī)模天線波束賦形的算法比較復雜，當連接數(shù)成倍增加時，導致硬件不能及時完成實時計算，最終導致時延增加。而時延增加將導致實時響應要求高的業(yè)務無法進行、用戶快速移動中的通信需求無法滿足。算法的復雜度問題和多用戶連接時的資源調(diào)度問題，是現(xiàn)在亟需解決的問題。

　　大規(guī)模天線OTA測試問題

　　無論是5G基站還是兼容5G的移動設備，都可以擁有數(shù)百個無限電信道并同時進行掃描和處理，這讓天線的測試變得越來越復雜。對于終端測試而言，5 G毫米波的測試不能再使用傳統(tǒng)的連線測試，只能采用 OTA(空中下載技術(shù)測試)測試方法，而基于高頻通信的 OTA測試方法及測試設備還在試驗發(fā)展當中。

　　信道建模及高頻天線選址問題

　　天線振子數(shù)量的大幅增加，勢必帶來天線尺寸的增大。而要解決這一問題，就要使用高頻通信來降低天線尺寸。眾所周知，天線的尺寸由組成天線的半波振子決定，波長與頻率成反比，因此提高通信頻率可以降低天線振子的大小。大規(guī)模陣列式天線增加了天線振子數(shù)量，縮小了天線尺寸，傳統(tǒng)以平面波為傳播基礎進行的信道建模將不再適用，必須考慮使用多平面或者曲面建模。

　　但高頻通信又要解決毫米波技術(shù)的相關(guān)問題，同時高頻天線的安裝涉及到基站選址問題，公眾擔心高頻輻射拒絕基站就近小區(qū)安裝，這也是要解決的問題。

　　大規(guī)模MIMO天線的功耗問題

　　5G基站的部署不管是皮基站還是大規(guī)模MIMO系統(tǒng)基站都面臨功耗大、設備尺寸和重量大、部署成本高等問題。比如過去的小基站只需要滿足單頻段即可，而5 G的皮基站則需要支持三到四個頻段，大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)也將從普通8 T8 R(8個發(fā)射器，8個接收器)擴展為64 T64 R或128 T128 R系統(tǒng)，天線尺寸、重量和功耗都可能成倍增長，功耗與安裝成本問題也是規(guī)模部署需要解決的問題。

　　結(jié)語

　　在5 G高頻通信中，大規(guī)模天線技術(shù)對提高通信速率、頻譜利用率、降低時延方面都有著突出的作用，對實現(xiàn)5 G通信也起著至關(guān)重要的作用。雖然目前技術(shù)還未完全成熟，理論到市場還有一段路要走，但隨著相關(guān)技術(shù)研究的不斷深入，這些問題有望得到一一解決，早日為5 G商用鋪平道路。