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        大規(guī)模MIMO天線的工程部署探索

        2018-02-03 09:08:18聶鋒
        科技創(chuàng)新導報 2017年30期
        關(guān)鍵詞:輻射功率天線陣振子

        聶鋒

        摘 要:5G核心的技術(shù)是大規(guī)模MIMO,大規(guī)模MIMO帶來天線數(shù)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(guī)模MIMO天線的尺寸和頻段的相關(guān)性及覆蓋能力進行仿真分析,探索工程部署經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:5G 大規(guī)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(guī)模MIMO

        大規(guī)模MIMO作為5G技術(shù)的一種實現(xiàn)方案,通過在基站收發(fā)信機上使用大量的天線(超過64根)實現(xiàn)了更大的無線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性。大規(guī)模MIMO可以使用預編碼技術(shù)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(guī)模MIMO采用陣列天線,通過空間、角度、極化等分集實現(xiàn)方向圖正交性,陣列天線的陣元個數(shù)和陣元間距是決定其方向圖特性的重要參數(shù)。在天線陣列的設(shè)計過程中是通過增加天線陣元的個數(shù)以提高天線的方向性,進而提高天線增益的。所以大規(guī)模MIMO使用了較多的天線單元,考慮到抗風、承重、物業(yè)協(xié)調(diào)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(guī)模MIMO系統(tǒng)中天線密度過高,挨得太近容易使傳輸信道呈現(xiàn)相關(guān)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(guān)性比較強,導致大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)提升頻譜效率的能力下降。為保證信道不相關(guān),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(shè)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(yīng)用頻率高于2GHz,按照SUI模型進行仿真,結(jié)果如圖2、表2所示。

        4 結(jié)語

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

        參考文獻

        [1] 欒帥,馮毅,張濤,等.淺析大規(guī)模MIMO天線設(shè)計及對5G系統(tǒng)的影響[J].郵電設(shè)計技術(shù),2016(7):28-32.

        [2] 劉寧,袁宏偉.5G大規(guī)模天線系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].電子科技,2015,28(4):182-185.

        [3] 覃鳳.微帶天線的小型化技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程, 2017(5):55.

        [4] 郭爽楠,李子健.大規(guī)模MIMO無線通信關(guān)鍵技術(shù)[J].中國科技縱橫,2017(3).endprint

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