大规模MIMO天线的工程部署探索

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大规模MIMO天线的工程部署探索

作者：聂锋

来源：《科技创新导报》2017年第30期

摘要：5G核心的技术是大规模MIMO，大规模MIMO带来天线数量的激增，实际工程中天线尺寸受限，为保障工程实施，本文通过对5G中大规模MIMO天线的尺寸和频段的相关性及覆盖能力进行仿真分析，探索工程部署经验。

关键词：5G 大规模MIMO 工程部署

中图分类号：TN82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0134-02

1 大规模MIMO

大规模MIMO作为5G技术的一种实现方案，通过在基站收发信机上使用大量的天线（超过64根）实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。大规模MIMO可以使用预编码技术将能量集中到目标移动终端上，从而降低了辐射功率。通过把无限能量指向到特定用户，辐射功率降低，同时对于其他用户的干扰也降低（见图1）。

2 工程天线尺寸要求

大规模MIMO采用阵列天线，通过空间、角度、极化等分集实现方向图正交性，阵列天线的阵元个数和阵元间距是决定其方向图特性的重要参数。在天线阵列的设计过程中是通过增加天线阵元的个数以提高天线的方向性，进而提高天线增益的。所以大规模MIMO使用了较多的天线单元，考虑到抗风、承重、物业协调等因素，工程实践中过大的天线运营商无法进行部署。一般运营商要求的天线高度小于2m，宽度小于1m。

大规模MIMO系统中天线密度过高，挨得太近容易使传输信道呈现相关性，降低信道容量。以线性天线阵列为例，当天线间距小于半波长时，由于天线间相关性比较强，导致大规模天线阵列系统提升频谱效率的能力下降。为保证信道不相关，天线之间的距离至少需要λ/4。通过辐射单元、移相器小型化设计，可以使部分天线的振子高度降低，从λ/4下降到λ/8。

目前极限的天线振子尺寸为λ/8，考虑保障5G性能指标，天线间距为λ/4；按照工程控制尺寸可提供的天线阵列如表1所示。

3 链路预算

5G应用频率高于2GHz，按照SUI模型进行仿真，结果如图2、表2所示。

4 结语