大唐移动5G大规模多天线测试解决方案
分类:通讯产品

随着3GPP 5G 标准NSA方案的正式发布,5G NR相关商用产品的开发工作已经加快,2018年将是5G标准确定和商用产品研发的关键一年。当前,5G正处于标准确定的关键阶段,国际标准组织3GPP将于今年6月份完成5G SA第一版本国际标准。我国于2016年初率先启动了5G研发和试验,目前已经进入第三阶段研发试验,将推动5G系统设备基本达到预商用水平。

C114讯 LTE系统物理层的基本构架建立在OFDM+MIMO的基础之上。MIMO即多天线技术,对于提高数据传输的峰值速率与可靠性、扩展覆盖、抑制干扰、增加系统容量、提升系统吞吐量有着重要作用。面对速率与频谱效率需求的不断提升,对MIMO技术的增强与优化始终是LTE系统演进的一个重要方向。

作为5G的关键技术之一,大规模多天线技术,是在基站收发信机上采用超大规模天线阵列(比如数百个天线或更多)实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。相比于传统的单/双极化天线及4/8通道天线,大规模天线技术能够通过不同的维度(空域、时域、频域等)提升频谱效率和能量的利用效率;3D赋形和信道估计技术可以自适应地调整各天线阵子的相位和功率,显著提升系统的波束指向准确性,将信号强度集中于特定指向区域和特定用户群,在增强用户信号的同时可以显著降低小区内干扰、邻区干扰,是提升用户信号SINR的绝佳技术。

多年来,大唐移动在TD-LTE多天线技术领域进行了全面布局,通过对3D MIMO技术的产学研用一体化探索,力争引导产业界共同推进3D MIMO系统的研究、验证、设计和标准化进程,扩大我国在多天线技术学术研究及相关产业发展领域中的影响力。

如何评价大规模多天线技术,针对协议上有关大规模多天线技术的设计及算法,采用什么样的测试指标和测试方法;怎样衡量大规模天线系统整体性能,大规模量产时整体的系统怎样验证;大规模天线系统在不同应用部署场景下,各种场景下性能如何验证;都是需要从测试角度充分考虑的问题。凭借在5G技术及测试领域的积累和优势,大唐移动在大规模多天线测试方面取得了较多的进展。

一、3D MIMO技术为提升LTE传输性能提供更广阔的空间

协议设计测试

天线作为将承载信息的电磁波,是向无线信道馈送或是从无线信道中接收电磁信号的关键部件。天线子系统的设计方案对移动通信系统的构架、设备的尺寸以及网络部署都会带来影响。对于MIMO技术而言,更是要依赖于天线阵列所带来的空间自由度,才能展现其性能优势。

在5G NR协议中为了提高覆盖的性能在不同的传输信道定义了不同的下行导频,针对不同用户使用不同的DMRS,同时定义了多种多端口CSI-RS专门用于信道质量测量和预编码码本的计算。在上行信道也采用相同的思想,定义不同用户的DMRS和多端口SRS用于信道质量的测量和预编码码本的计算。天线数增多后,业务信道的覆盖通常能满足要求,而控制信道的能力并不会随着天线数增多而增强,因此控制信道的覆盖将会成为系统性能的瓶颈。在NR系统中,针对控制信道引入了波束扫描增强覆盖的技术。在大规模多天线中,需要选择合适的波束扫描的宽度和频率,进行波束管理和波束跟踪。在不同用户位置和信道环境下,需要验证基站采用何种码本发送和接收,采用发送几端口导频才能使用户之间干扰很小,导频占用开销尽量少,频谱效率最优。针对上述问题,大唐移动提出了对应的测试策略。

受限于传统的基站天线构架,现有的MIMO传输方案一般只能在水平面实现对信号空间分布特性的控制,还没有充分利用3D信道中垂直维度的自由度,更没有深层地挖掘出MIMO技术对于改善移动通信系统整体效率与性能及最终用户体验的潜能。

1.进行上行导频和预编码测试,通过移相系统或者信道模拟系统,远中近点用户构造不同用户间干扰及多径信道对不同端口的SRS发送方案和上行预编码版本的计算,进行导频开销、码本计算准确性测试。

随着天线设计构架的演进,AAS技术的实用化发展已经对移动通信系统的底层设计及网络结构设计思路带来巨大影响,这一发展趋势必将推动MIMO技术由传统的针对2D空间的优化设计向着更高维度的空间扩展。

2.进行下行导频和预编码测试,验证不同端口的CSI-RS发送方案和下行预编码码本的计算,进行下行测量导频开销、码本计算准确性测试。

通过天线和MIMO技术,基站对信号空间分布特性的调整大致可分为两个层面。第一个层面是扇区级赋形,是对公共信道与公共物理信号的扇区级进行调整,即根据网络优化目标调整扇区的覆盖参数,其赋形方式并不针对某个UE的小尺度信道进行优化,而且扇区赋形的调整是一个相对静态的过程;相对应的,用户级调整则是针对每个UE所进行的UE级的动态赋形或预编码,其目的在于使每个UE的业务信道的传输与其信道特性相匹配。

3.进行波束扫描的测试,通过移相系统或者信道模拟系统,模拟用户的不同位置和不同的运动方向,水平+垂直运动,确认不同的用户接收到理论应该接收的波束,同时进行覆盖增强的增益的测试。

在现有的基站天线结构中,由于物理天线端口对应于一个水平方向上排列的线性阵列,调整各物理天线端口的幅度及物理天线端口间的相对相位等效于控制信号在水平维度的分布。因此无论对扇区赋形还是UE级动态赋形而言,都可以通过天线映射模块在基带实现相关操作。

关键算法性能测试

但是对于每个天线端口内部所对应的一列阵子而言,由于没有相应的物理天线端口与之一一对应,因此无法在基带直接调整每个阵子的加权系数。这种情况下,信号功率在垂直维分布调整的灵活度受到了一定的限制。对于扇区赋形而言,尚可以通过对每个阵子所连接的射频电缆的时延和衰减的调节,在射频实现对下倾角的控制。或者,也可以通过机械方式调整基站天线面板的俯仰角。但是对于每个UE的业务传输而言,在垂直维就无法实现针对小尺度信道的动态优化了。

在现有的一体化系统的架构下,大规模多天线系统的基站研究的方向主要包括:基站天线架构设计、物理层信号检测、物理层信道估计;MU-MIMO配对算法、用户调度和资源分配策略等。随着天线数的增多,大规模多天线的性能将会趋于平缓,天线趋于很多时,信道之间趋于正交,此时可以使用多用户复用。MU-MIMO技术的核心是信道估计和多用户配对算法。快速有效的信道检测与估计;根据场景和应用,选择合适的多用户配对算法进行物理资源的调度和资源分配。针对以上这些关键算法的研究,需要进行相应的验证测试。

换言之,按照目前的基站天线结构,LTE的MIMO传输方案只能在水平维实现对传输过程的优化,还不能完全匹配实际的三维信道,因此没有能够充分地利用信号在垂直维的自由度。此外,小区分裂或进一步的扇区分裂也是扩展系统容量的重要手段,但是受限于传统的基站天线结构,在不增加天线与射频设备的前提下无法实现垂直维度扇区化(通过下倾角划分扇区)。对于具有不同垂直角度的区域,如高层建筑的不同高度范围,往往需要多面天线来分别覆盖。

本文由金沙城娱乐中心手机版发布于通讯产品,转载请注明出处:大唐移动5G大规模多天线测试解决方案

上一篇:没有了 下一篇:没有了
猜你喜欢
热门排行
精彩图文