作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一,大規(guī)模多天線技術(shù),是在基站收發(fā)信機(jī)上采用超大規(guī)模天線陣列(比如數(shù)百個天線或更多)實(shí)現(xiàn)了更大的無線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性。相比于傳統(tǒng)的單/雙極化天線及4/8通道天線,大規(guī)模天線技術(shù)能夠通過不同的維度(空域、時域、頻域等)提升頻譜效率和能量的利用效率;3D賦形和信道估計技術(shù)可以自適應(yīng)地調(diào)整各天線陣子的相位和功率,顯著提升系統(tǒng)的波束指向準(zhǔn)確性,將信號強(qiáng)度集中于特定指向區(qū)域和特定用戶群,在增強(qiáng)用戶信號的同時可以顯著降低小區(qū)內(nèi)干擾、鄰區(qū)干擾,是提升用戶信號SINR的絕佳技術(shù)。
如何評價大規(guī)模多天線技術(shù),針對協(xié)議上有關(guān)大規(guī)模多天線技術(shù)的設(shè)計及算法,采用什么樣的測試指標(biāo)和測試方法;怎樣衡量大規(guī)模天線系統(tǒng)整體性能,大規(guī)模量產(chǎn)時整體的系統(tǒng)怎樣驗證;大規(guī)模天線系統(tǒng)在不同應(yīng)用部署場景下,各種場景下性能如何驗證;都是需要從測試角度充分考慮的問題。憑借在5G技術(shù)及測試領(lǐng)域的積累和優(yōu)勢,大唐移動在大規(guī)模多天線測試方面取得了較多的進(jìn)展。
協(xié)議設(shè)計測試
在5G NR協(xié)議中為了提高覆蓋的性能在不同的傳輸信道定義了不同的下行導(dǎo)頻,針對不同用戶使用不同的DMRS,同時定義了多種多端口CSI-RS專門用于信道質(zhì)量測量和預(yù)編碼碼本的計算。在上行信道也采用相同的思想,定義不同用戶的DMRS和多端口SRS用于信道質(zhì)量的測量和預(yù)編碼碼本的計算。天線數(shù)增多后,業(yè)務(wù)信道的覆蓋通常能滿足要求,而控制信道的能力并不會隨著天線數(shù)增多而增強(qiáng),因此控制信道的覆蓋將會成為系統(tǒng)性能的瓶頸。在NR系統(tǒng)中,針對控制信道引入了波束掃描增強(qiáng)覆蓋的技術(shù)。在大規(guī)模多天線中,需要選擇合適的波束掃描的寬度和頻率,進(jìn)行波束管理和波束跟蹤。在不同用戶位置和信道環(huán)境下,需要驗證基站采用何種碼本發(fā)送和接收,采用發(fā)送幾端口導(dǎo)頻才能使用戶之間干擾很小,導(dǎo)頻占用開銷盡量少,頻譜效率最優(yōu)。針對上述問題,大唐移動提出了對應(yīng)的測試策略。
1.進(jìn)行上行導(dǎo)頻和預(yù)編碼測試,通過移相系統(tǒng)或者信道模擬系統(tǒng),遠(yuǎn)中近點(diǎn)用戶構(gòu)造不同用戶間干擾及多徑信道對不同端口的SRS發(fā)送方案和上行預(yù)編碼版本的計算,進(jìn)行導(dǎo)頻開銷、碼本計算準(zhǔn)確性測試。
2.進(jìn)行下行導(dǎo)頻和預(yù)編碼測試,驗證不同端口的CSI-RS發(fā)送方案和下行預(yù)編碼碼本的計算,進(jìn)行下行測量導(dǎo)頻開銷、碼本計算準(zhǔn)確性測試。
3.進(jìn)行波束掃描的測試,通過移相系統(tǒng)或者信道模擬系統(tǒng),模擬用戶的不同位置和不同的運(yùn)動方向,水平+垂直運(yùn)動,確認(rèn)不同的用戶接收到理論應(yīng)該接收的波束,同時進(jìn)行覆蓋增強(qiáng)的增益的測試。
關(guān)鍵算法性能測試
在現(xiàn)有的一體化系統(tǒng)的架構(gòu)下,大規(guī)模多天線系統(tǒng)的基站研究的方向主要包括:基站天線架構(gòu)設(shè)計、物理層信號檢測、物理層信道估計;MU-MIMO配對算法、用戶調(diào)度和資源分配策略等。隨著天線數(shù)的增多,大規(guī)模多天線的性能將會趨于平緩,天線趨于很多時,信道之間趨于正交,此時可以使用多用戶復(fù)用(MU-MIMO)。MU-MIMO技術(shù)的核心是信道估計和多用戶配對算法。快速有效的信道檢測與估計;根據(jù)場景和應(yīng)用,選擇合適的多用戶配對算法進(jìn)行物理資源的調(diào)度和資源分配。針對以上這些關(guān)鍵算法的研究,需要進(jìn)行相應(yīng)的驗證測試。
首先,需要進(jìn)行天線校準(zhǔn)測試。為了實(shí)現(xiàn)精確波束賦形,射頻信號路徑間的相位差須小于±5°。通過使用移相器或者信道模擬器對大規(guī)模天線的所有射頻通道進(jìn)行校準(zhǔn)結(jié)果的驗證。
其次,需要進(jìn)行干擾抑制性能測試。為了降低用戶之間的干擾,針對給每個用戶發(fā)送的賦形信號之間干擾要盡量小,基站需要進(jìn)行干擾抑制,在不同信道場景不同用戶位置的情況下,進(jìn)行干擾抑制的性能測試。
最后,需要多用戶配對性能測試。通過連接信道模擬器,在不同信道場景不同運(yùn)動速度好中差點(diǎn)多用戶同時存在情況下,選擇合適的用戶之間進(jìn)行配對,進(jìn)行吞吐量最大化的多用戶配對性能測試。
大規(guī)模天線系統(tǒng)整體性能測試