未來移動(dòng)通信的走向-1- 面向IMT-2020的大規(guī)模天線技術(shù)

1、 多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì) 天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展 大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況1面向面向IMT-2020的大規(guī)模天線的大規(guī)模天線技術(shù)技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容2多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)MIMO技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)特點(diǎn)Rel-8發(fā)射分集空分復(fù)用最多支持4層傳輸波束賦形 只支持單層傳輸MU-MIMO最多兩個(gè)rank1 UERel-9雙流波束賦形SU/MU靈活切換最多4個(gè)數(shù)據(jù)流（每個(gè)UE最多2層）采用非碼本的傳輸方式支持基于信道互易性的反饋Rel-10高階MIMO最多支持8層傳輸基于雙級(jí)多顆粒度碼本的

2、高精度反饋上行MIMO最多支持4層傳輸Rel-11CoMP多小區(qū)協(xié)作MIMOMIMO技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 更多層數(shù)更多層數(shù) SU-MIMO: 2/48 層 MU-MIMO: 每UE1層每UE2 層/ 下行2層下行4層 針對(duì)針對(duì)SU的優(yōu)化的優(yōu)化 針對(duì)針對(duì)MU-MIMO的優(yōu)化的優(yōu)化 針對(duì)MU的CSI反饋增強(qiáng) 半靜態(tài)SU/MU 切換 統(tǒng)一的SU/MU傳輸模式 更為靈活的預(yù)編碼更為靈活的預(yù)編碼/波束賦形波束賦形 基于CRS的 上報(bào)/解調(diào) 基于CSI-RS的上報(bào) + 基于URS的解調(diào) 基于碼本的預(yù)編碼/波束賦形 非碼本預(yù)編碼/波束賦形 單小區(qū)單小區(qū)多小區(qū)多小區(qū)MIMO3多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線

3、技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)MIMO增益來自于多天線帶來的空間自由度增益來自于多天線帶來的空間自由度維度的進(jìn)一步擴(kuò)展是維度的進(jìn)一步擴(kuò)展是MIMO技術(shù)演進(jìn)的重要方向技術(shù)演進(jìn)的重要方向MIMO技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展歷程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展歷程 多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì) 天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展 大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況4主要內(nèi)容主要內(nèi)容5天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展Passive Antenna System (PAS)水平維扇區(qū)級(jí)賦形UE-specific預(yù)編碼/波束賦形垂直維扇區(qū)級(jí)賦形無法匹配每個(gè)UE的3D信

4、道6天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展基于基于PAS的維度擴(kuò)展的維度擴(kuò)展 ?選址、射頻線纜布置、維護(hù)成本RRH結(jié)構(gòu)同樣需要考慮上述問題7天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展Active Antenna System (AAS)更多的基帶可控通道，維度擴(kuò)展成為可能2D AAS陣列中的水平/垂直基帶可控通道UE-specific 3D-MIMO垂直扇區(qū)化靈活的 RET多RAT獨(dú)立tilt調(diào)整降低功率損耗，更高的最大發(fā)射功率順應(yīng)C-RAN趨勢(shì)：云計(jì)算+AAS降低維護(hù)成本 多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì) 天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展 大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大

5、規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況8主要內(nèi)容主要內(nèi)容9大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)隨著天線數(shù)量的增加，各用戶的信道向量趨于正交小區(qū)內(nèi)同道干擾趨于零，小區(qū)間干擾取決于參考信號(hào)復(fù)用情況發(fā)射功率可以任意小T. L. Marzetta, Noncooperative Cellular Wireless with Unlimited Numbers of Base Station Antennas, IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 9, no. 11, pp. 3590-3600, Nov.

6、2010.主要研究方向主要研究方向應(yīng)用場(chǎng)景與信道建模信道狀態(tài)信息反饋傳輸與檢測(cè)算法調(diào)度與資源分配公共信道與公共信號(hào)傳輸大規(guī)模天線陣列設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)10大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀A(yù)rgosRice大學(xué)、Yale大學(xué)、Bell實(shí)驗(yàn)室V1：最多64天線，V2：最多96天線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)28GHz mmW平臺(tái)平臺(tái)Samsung可支持64天線3D-MIMO演示驗(yàn)證平臺(tái)演示驗(yàn)證平臺(tái)國家科技重大專項(xiàng)（大唐移動(dòng)）可支持64天線大規(guī)模協(xié)作演示驗(yàn)證平臺(tái)（在研）大規(guī)模協(xié)作演示驗(yàn)證平臺(tái)（在研）863 5G課題（大唐電信、東南大學(xué)分別牽頭）中移動(dòng)、華為、中興在研的驗(yàn)證平臺(tái)可支持128-256天線1

7、1大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)MT-2020技術(shù)組大規(guī)模天線專題組技術(shù)組大規(guī)模天線專題組2013年12月成立組長(zhǎng)單位：大唐電信副組長(zhǎng)單位：中移動(dòng)面向64端口以上的大規(guī)模天線系統(tǒng)國內(nèi)研究組織國內(nèi)研究組織專題組工作方向?qū)ｎ}組工作方向場(chǎng)景建模及評(píng)估方法信道模型前端技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)仿真評(píng)估組網(wǎng)及應(yīng)用方案平臺(tái)方案12大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)3GPPAAS相關(guān)技術(shù)指標(biāo)（RAN4）3D信道建模Elevation beamforming（8端口及以下）FD MIMO（16-64端口） 多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì)多天線技術(shù)的演進(jìn)趨勢(shì) 天線結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)

8、與MIMO維度擴(kuò)展維度擴(kuò)展 大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大規(guī)模天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況13主要內(nèi)容主要內(nèi)容14相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況應(yīng)用場(chǎng)景建模信道建模傳輸與信道狀態(tài)信息反饋大規(guī)模有源天線陣設(shè)計(jì)大規(guī)模有源天線陣校準(zhǔn)3D-MIMO技術(shù)研究與驗(yàn)證平臺(tái)15相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況應(yīng)用場(chǎng)景建模應(yīng)用場(chǎng)景建模大規(guī)模MIMO天線宏小區(qū)室外密集小小區(qū)理想回程室內(nèi)密集小小區(qū)理想回程室外密集小小區(qū)非理想回程室內(nèi)密集小小區(qū)非理想回程16相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況信道建模信道建模天線模型：二維平面陣、柱面陣、異形陣列信道模型3D化與信道模型大

9、規(guī)模化耦合特性、校準(zhǔn)誤差等非理想因素建模信道參數(shù)分布隨陣列尺寸的變化復(fù)雜度控制2D平面陣列平面陣列柱面陣列柱面陣列17相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況信道狀態(tài)信息反饋信道狀態(tài)信息反饋瞬時(shí)互易性瞬時(shí)互易性：適用于TDD系統(tǒng)p通過對(duì)上行信道的瞬時(shí)狀態(tài)的測(cè)量獲取p對(duì)時(shí)延、信道估計(jì)誤差等非理想因素較敏感p需要對(duì)用戶上報(bào)的CQI等參量進(jìn)行修正統(tǒng)計(jì)互易性統(tǒng)計(jì)互易性：適用于TDD及FDD系統(tǒng)p通過對(duì)上行信道統(tǒng)計(jì)信息（如波達(dá)方向、信道協(xié)方差矩陣等）的測(cè)量獲取p精度受限，但對(duì)非理想因素有平滑作用，敏感度降低p需要對(duì)用戶上報(bào)的CQI等參量進(jìn)行修正多顆粒度反饋（逐層細(xì)化）分級(jí)反饋（長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)+短期CSI）多維

10、獨(dú)立反饋用戶預(yù)感知反饋方案互易性與隱式反饋的結(jié)合互易性與隱式反饋的結(jié)合p長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)CSI：通過信道互易性獲取，減少對(duì)下行參考信號(hào)的依賴，降低對(duì)反饋信道的需求p短期/瞬時(shí)CSI：由隱式反饋獲取，所需的反饋信息大量縮減預(yù)感知預(yù)感知+互易性：互易性：利用互易性獲取信道狀態(tài)的部分先驗(yàn)信息，利用預(yù)感知方式精確獲知信道質(zhì)量預(yù)感知預(yù)感知+修正碼本：修正碼本：利用欲感知方式獲得部分信道信息，利用低緯度碼本進(jìn)一步修正相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況用戶頻譜效率分布扇區(qū)平均頻譜效率天線數(shù)量對(duì)性能的影響天線數(shù)量對(duì)性能的影響邊緣用戶頻譜效率相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況以128陣子的情況為例，理想情況

11、與各種壓縮方案的對(duì)比小區(qū)平均吞吐量相對(duì)性能邊緣用戶吞吐量相對(duì)性能反饋方案性能對(duì)比反饋方案性能對(duì)比相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況控制信道/廣播信息專用化傳輸公共信道/信號(hào)的虛擬3D扇區(qū)化p控制信道控制信道/廣播信息專用化：廣播信息專用化：對(duì)層1/層2控制信令及部分廣播信息（除系統(tǒng)帶寬System Frame Number等最基礎(chǔ)的系統(tǒng)信息之外）均采用基于用戶專屬參考信號(hào)的預(yù)編碼/賦形方式傳輸，使控制信息也能獲得大規(guī)模陣列帶來的高預(yù)編碼/賦形增益p廣播信道低碼率化廣播信道低碼率化+先進(jìn)編碼技術(shù)：先進(jìn)編碼技術(shù)：降低信源速率，提高傳輸可靠性p公共信道公共信道/信號(hào)的虛擬信號(hào)的虛擬3D扇區(qū)化：扇區(qū)化：p用高增益波束組實(shí)現(xiàn)扇區(qū)覆蓋p通過參考信號(hào)、加擾方式區(qū)分虛擬3D扇區(qū)p與用戶預(yù)感知反饋方式有機(jī)結(jié)合公共信道公共信道/信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸21相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況大規(guī)模有源天線陣列設(shè)計(jì)大規(guī)模有源天線陣列設(shè)計(jì)22相關(guān)研究工作開展情況相關(guān)研究工作開展情況大規(guī)模有源天線系統(tǒng)中內(nèi)監(jiān)測(cè)幅度映像圖大規(guī)模天線陣列監(jiān)控大規(guī)模天線陣列監(jiān)控有源通道有效性監(jiān)控有源通道幅相特性監(jiān)控大規(guī)模有源天線陣列監(jiān)控與校準(zhǔn)大規(guī)模有源天線陣列