探究5G通信大规模天线无线传输技术

探究5G通信大规模天线无线传输技术
摘要：大规模MIMO技术在解决高容量和多连接问题上极具优势。

5G无线网络
融合了多天线系统和大规模多输入多输出（MassiveMIMO）技术，利用多天线信
道的高空间自由度，实现无线系统容量和频谱效率的提升。

大规模的天线阵列、
动态的多波束赋形和复杂多样的场景应用，使得多天线系统的波束管理和多场景
覆盖下的天线选型成为推动5G通信技术发展的关键。

本文基于探究5G通信大规
模天线无线传输技术展开论述。

关键词：5G通信；大规模天线；无线传输技术
引言
随着时代的发展，通信事业也飞速进步。

如今，5G网络通信已然出现在人们
的视野中。

为了更好地发展5G通信，在先前4G技术的基础上，有必要进一步地
把通信传输的质量、效率以及安全都予以提高，与此同时，还有必要不断提升频
谱效率，使之能够在原本的基础上进一步降低能量损耗，以便使移动通信能达到
更安全高效的效果。

15G网络规划部署
5G基站网络建设“战役”已全面打响，与前期通信不同，5G不再以通信为单
一主角，而以通信网络为基础拓展的产品及应用服务数不胜数。

加快5G网络建设，合理利用5G网络应用，是未来几年通信发展的重中之重。

（1）连续广域覆
盖网络，在较大范围内，满足漫游、移动性等基本特性，用户面网关相对集中。

保障高业务区域的锚点位置，实现对广域覆盖场景移动性的支持及灵活组网。

（2）热点高容量网络，集中控制高容量区域，实现用户面网关下沉；靠近用户
部署基站，实现本地路由，过于密集区域，通过基站的宏微结合，室内外融合部
署降低网络容量压力。

（3）低功耗大连接网络：简化机制，精简连接管理、漫
游管理、移动性管理等，通过控制协议优化实现高连接和低功耗。

（4）低时延
高可靠网络：通过本地业务路由或设备到设备（D2D）直连，实现低时延。

通过
平台高可靠机制和端到端的QOS满足控制系统的可靠性。

2大规模MIMO天线的选型
（1）容量覆盖场景，容量覆盖场景关键在于超高的系统容量，需保证多用户的业务感知。

如广场、车站、商业街和大型活动场所等人流密集区域，需要兼顾
水平面和垂直面覆盖，满足多用户的高容量需求。

因此建议使用64TR或32TR天线，最大限度地提升系统容量。

（2）广域覆盖场景，广域覆盖场景关键在于做
好连续覆盖，保证用户的业务连续性。

如一般城区、镇区、住宅区和广场等人流
较为密集区域，实现水平面的连续覆盖即可。

而垂直面覆盖的需求较低，无需垂
直面的波束扫描。

因此建议使用16TR或32TR天线，能一定程度上提高系统容量，且满足广域覆盖要求。

至于郊区和农村等人流较少区域，业务量需求不大，建议
使用8TR天线即可。

（3）深度覆盖场景，深度覆盖场景关键在于消除弱覆盖和
覆盖盲区，实现连续覆盖。

如楼宇密集区域和城中村区域等，天面易受阻挡，需
做单点补忙。

建议使用16TR或8TR天线，通过天线的高增益定点覆盖，解决深
度覆盖问题。

在实际的覆盖规划时，环境复杂多样，需根据场景的不同，全面考
虑水平面/垂直面的覆盖需求和容量需求，选择合适的性价比高的天线，才是根本的建网运营策略。

3系统模型及实现流程
近年来，移动数据业务量增长日益迅猛，随着通信系统能耗占比不断增加，
降低系统能耗已逐渐成为移动通信发展的重要目标之一。

第四代移动通信系统
（４Ｇ）难以满足人们对频谱效率和功率效率的更高需求，第五代移动通信系统（５Ｇ）在网络架构、组网协议及无线传输技术等方面均取得新的突破，从而实
现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标。

（１）下行测量参考信号（ＣＳＩ
－ＲＳ）发送：基站侧ＡＡＵ将物理发射通道映射到ＣＳＩ－ＲＳＰｏｒｔ，基
于一定波束权值进行ＣＳＩ－ＲＳ发送，用户侧接收下行测量参考信号（ＣＳＩ
－ＲＳ）〇（２）ＰＭＩ／ＲＩ／ＣＱＩ反馈：用户侧基于ＣＳＩ－ＲＳ信道估
计结果，测量并上报ＰＭＩ／ＲＩ／ＣＱＩ。

（３）上行探测信号（ＳＲＳ）发
送（可选）：基站侧接收用户发送的上行探测参考信号，得到上行信道信息，Ｔ
ＤＤ系统利用上下行信道互易性得到下行信道信息。

（４）ＭＵ－ＭＩＭＯ用户
选择＆ＭＣＳ／ＲＡＮＫ估算＆ＢＦ权值计算＆ＭＣＳ／ＲＡＮＫ调整：基站侧
根据用户反馈ＲＩ／ＣＱＩ，以及ＰＭＩ或者ＳＲＳ估计下行信道信息进行多用
户调度及配对，具体内容可参考１．２节实现流程。

（５）ＰＤＳＣＨ发送：基
站根据上报ＰＭＩ／ＲＩ／ＣＱＩ等信息，基于ＳＲＳ／ＰＭＩ得到ＭＵＢＦ权值，发送ＰＤＳＣＨ数据。

（６）ＰＤＳＣＨ解调：基站发送ＰＤＣＣＨ控制信号，包含更新ＭＣＳ等级，以及下行解调参考信号和ＰＤＳＣＨ下行用户数据，
用户基于解调参考信号进行数据解调。

（７）ＨＡＲＱ进程：用户反馈解调结果
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ，基站端根据接收的信息判断是否启动ＨＡＲＱ进程。

4利用导频技术提升信号稳定性
移动通信技术中的参考信号设计是对无线通信系统稳定性产生影响的主要技术，也就是人们口中经常提到的“导频设计技术”。

基于对此技术当前实际应用的
观察分析，同时观察原来的4G技术，能明显地发现，其中的参考信号主要构成
部分包括获取数据与调节数据两个方面的参考信号，二者各有各自的作用，相辅
相成。

对于数据参考信号的获取，其中最重点的工作应当是信号质量的测试以及
信道信号的获取，同时主要依靠预编码来辅助导频工作，从而实现数据的调节。

依托于调节数据的辅助，导频设计技术也随之问世。

在5G移动通信技术中，导
频技术被细分为两大类，即正交导频与非正交导频。

具体而言，正交导频又可以
继续细分为时分、正分以及码分，在5G移动通信中融入这些技术以后，5G移动
通信技术将会具备更明显的优势。

在这些技术的支持下，5G移动通信技术不会再被外界信号干扰而造成较大影响，并且能够使信号传输的稳定性得到有效保障。

但这些技术的融入也存在一些缺点，就是很难有效节约实际成本，消耗在设计上
的经费会与日俱增，尤其是在大规模天线无线传输方面的资金投入，就会变得更多。

以如今国内的5G移动通信技术为例，我们对于大规模天线无线传输技术的
掌握方面还有很多明显的不足之处，因而，必须对这项技术进行进一步更新。

结束语
MassiveMIMO相对传统的MIMO技术，引入了垂直维度的空域利用，同时实
现了在水平和垂直2个维度的电磁波覆盖，所以MassiveMIMO也称为3D-MI?MO。

MassiveMIMO带来了功率增益、阵列增益、分集增益三大多天线增益。

MassiveMIMO天线阵列中布有大量天线阵子，能够生成高增益、可调节的窄波束，不仅能提升小区的吞吐率，还能降低周边基站的干扰，即波束赋形。

随着5G建
设速度加快，基站密度逐渐加大，5G网络优化逐渐成为网络优化人员的首要优化目标，波束优化将成为新的网络优化手段。

参考文献
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