有源天線及massive mimo介紹測試探討

1、有源天線及 Massive MIMO 天線介紹及測試探討濾波器2017-03-01濾波器唯一：濾波器行業(yè)，相聚在這里【 摒棄平庸，學(xué)習(xí)更專業(yè)的專業(yè)知識 】：長按“識別” 關(guān)注請加入“中國濾波器技術(shù)群”， 先加 群管：ZM19350216，注明“什么公司+ 主要負(fù)責(zé)哪部分或崗位”，通過驗證后加入。（注：本群屬純技術(shù)，非射頻行業(yè)等相關(guān)勿加）！群管技術(shù)回復(fù)以下數(shù)字，免費(fèi)獲得相對應(yīng)的精選知識：回復(fù)數(shù)字 2：調(diào)試秘訣回復(fù)數(shù)字 3：回?fù)p與駐波比回復(fù)數(shù)字 4：濾波器專業(yè)英語回復(fù)數(shù)字 5：dBm 與 W 轉(zhuǎn)換回復(fù)數(shù)字 6：時延測試與耦合帶寬測試回復(fù)數(shù)字 7：網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作與介紹回復(fù)數(shù)字 8：詳情.隨著移動寬

2、帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量要求快速增長。面對數(shù)據(jù)容量的增長，從網(wǎng)絡(luò)角度需求的站點(diǎn)、的通信頻譜和進(jìn)一步頻譜效率新通信技術(shù)。而隨著 2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，站點(diǎn)獲取越來越、站點(diǎn)空間利用也越來越受限，這使得現(xiàn)網(wǎng)擴(kuò)新增頻段變得愈加難度，同時也使得網(wǎng)絡(luò)部署變得更加復(fù)雜，對新技術(shù)的兼容也變得。天饋系統(tǒng)著一系列和新需求:1、高站點(diǎn)租用費(fèi)用2、網(wǎng)絡(luò)需要快速響應(yīng)保障客戶體驗3、多通道的復(fù)雜和高可靠性互聯(lián)要求4、站點(diǎn)密集干擾加劇，需要精確的覆蓋設(shè)計1、有源天線的介紹1.1、有源天線簡介有源天線（AAU）出現(xiàn)正與移動寬帶要求相符合。通過射頻模塊與天線的融合，不僅簡化站點(diǎn)部署，還減少了系統(tǒng)饋線損耗，使得網(wǎng)絡(luò)

3、覆蓋性能得到 10%以上的與多頻天線的融合設(shè)計，一個AAU 可以實現(xiàn)一個扇區(qū)的多頻段站點(diǎn)覆蓋要求，。通過站點(diǎn)環(huán)境友，降低站點(diǎn)負(fù)荷；有利于降低部署時間和運(yùn)營成本。的 AAU 技術(shù)不但可滿足越漸苛刻的部署要求，而且在將來可承載天線陣列新技術(shù)和新特性。如圖 2 所示的加密宏站天線，通過：1、多頻天線替代傳統(tǒng)單頻或雙頻天線；2、多頻天線與射頻模塊的一體，美觀且便于部署。融合及美學(xué)設(shè)計，既可加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能，同時與環(huán)境融為圖 1圖 21.2、Massive MIMO 天線簡介移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，通信系統(tǒng)將面向 4.5G、5G 演進(jìn)，通信系統(tǒng)從人與人、人與機(jī)器的連接，進(jìn)一步擴(kuò)展到機(jī)器與機(jī)器的連接，到

4、萬物互連。實現(xiàn)一個全連接的數(shù)字世界需要通信系統(tǒng)能提供大數(shù)據(jù)、大流量的信息洪流的管道。在 4G 網(wǎng)絡(luò)向 4.5G 演進(jìn)中，提出要求讓用戶體驗從 xMbp 步入到 xGbps 的時代。支撐用戶極速體驗的包括Massive CA、Massive MIMO 以及高階信號調(diào)制等技術(shù)。其中Massive MIMO 天線是Massive MIMO 技術(shù)實現(xiàn)的。圖 3 給出了 5G 網(wǎng)絡(luò)的一種部署預(yù)期，低頻Massive MIMO 天線用于廣覆蓋和深度覆蓋，作為基礎(chǔ)容量層，提供基本的用戶體驗速率。高頻Massive MIMO 天線用于熱點(diǎn)地區(qū)、室內(nèi)容量和無線回傳。高低頻混合組網(wǎng)，實現(xiàn)最佳頻譜利用。圖 3Mas

5、sive MIMO 天線相對于傳統(tǒng)天線或者傳體化有源天線，其形態(tài)差異為陣列數(shù)量非常大、單元具備獨(dú)立收發(fā)能力。相當(dāng)于現(xiàn)同時收發(fā)數(shù)據(jù)。天線單元（128 根、256 根或者）實Massive MIMO 天線相比于傳體化有源天線有如下特性： 多波束能力，可通過多用戶空分復(fù)用增益網(wǎng)絡(luò)容量（MU-MIMO）； 大陣列Beam forming，通過算法抑制用戶間干擾，大幅單用戶SINR； 3D-beamforming 特性，實現(xiàn)多種場景的覆蓋要求； 多通道上行接收，可最大化上行接收增益。Massive MIMO 作為容量方法，可通過 MU-MIMO 和 3D-beamforming 實現(xiàn)頻譜效率 58 倍的

6、；通過用戶級波束、上行MIMO 收益以及高階調(diào)制技術(shù)極大用戶網(wǎng)絡(luò)體驗；通過 3D-MIMO 可解決弱覆蓋問題。其應(yīng)用場景可針對 TDD 高頻組網(wǎng)，應(yīng)用于密集城區(qū)樓宇阻擋導(dǎo)致弱覆蓋場景；可以用于CBD 區(qū)域站址緊張，現(xiàn)有宏小區(qū)的容量需大幅場景；還可用于高樓 3D 覆蓋，解決站址及墻體傳輸損耗。2、天線系統(tǒng)演進(jìn)對測試的2.1、有源天線對測試的傳統(tǒng)的天饋系統(tǒng)的天線與RRU 是相互分離，接口為標(biāo)準(zhǔn)化的接口。其各自的性能可以通過獨(dú)立測試進(jìn)行檢驗。而有源天線是天線與 RU 的集成，其之間的連接非標(biāo)準(zhǔn)接口，通過分離式的方式無法整體反映有源天線的射頻指標(biāo)性能和輻射性能。需要考慮測試方式，即部分傳導(dǎo)指標(biāo)需要考慮

7、空口測試。的而空口測試是基于場的方式進(jìn)試，傳統(tǒng)天線測試是采用單音信號進(jìn)行相應(yīng)場的幅度和相位的測試，而對于有源天線，其工作模式狀態(tài)下信號可能工作在不同制式，不同調(diào)制方式以及不同的帶寬?；趫龅臏y試系統(tǒng)需要支持各種配置場景的業(yè)務(wù)信號的幅度、相位測試。對于有源天線方向圖的測試，如何選擇方向圖的測試信號也是測試的新問題，需要研究分析及定義。2.2、Massive MIMO 天線對測試的Massive MIMO 天線系統(tǒng)其射頻部分與天線無法直接區(qū)分，無法進(jìn)行拆卸進(jìn)行傳導(dǎo)測試。且Massive MIMO 天線存在大量的天線通道，采用傳統(tǒng)的傳導(dǎo)測試幾乎無法進(jìn)試。因此，Massive MIMO 形態(tài)的有源天線

8、，其射頻指標(biāo)需要通過空口（OTA）進(jìn)試。該測試模式下，射頻指標(biāo)均附帶了輻射方向性。如何對這些射頻指標(biāo)空口性能進(jìn)行定義，并通過什么方式進(jìn)試均是Massive MIMO 天線測試巨大。 目前均未有清晰的技術(shù)途徑，3gpp 標(biāo)準(zhǔn)上也在技術(shù)研討中。同時，Massive MIMO 天線大陣列形態(tài)，可實現(xiàn)扇區(qū)更密集劈裂（垂直、水平或二維面混合劈裂等）、同頻多波束覆蓋、3D-beamforming 等特性。這些特性實現(xiàn)對天線波束賦型、干擾抑制以及指向精度要求相比傳統(tǒng)天饋系統(tǒng)要求更高。圖 4因此，在天線波束輻射特性趨于復(fù)雜場景下，其輻射性能測試問題同樣復(fù)雜：1、如何準(zhǔn)確評估天線業(yè)務(wù)波束指向準(zhǔn)確性、副瓣、波寬等

9、；2、如何選擇業(yè)務(wù)狀態(tài)下多波束輻射測試場景；3、多波束天線的測試效率問題；4、如何通過輻射特性評估覆蓋性能。針對以上的測試需求建議通過以下研究分析和明確測試要求：1、需要重新評估Massive MIMO 天線指標(biāo)要求；2、研究分析覆蓋區(qū)域指標(biāo)要求，定義 3D 輻射指標(biāo)要求；3、在真實業(yè)務(wù)信號下評估多波束輻射性能。此外，Massive MIMO 天線能很好的解決高頻覆蓋問題，作為 5G 的擴(kuò)展頻段，提供容量保障。其有幾個關(guān)鍵特征：頻、大帶寬、超大陣列。這些關(guān)鍵特征也給測試提出新的述求： 高頻天線輻射指標(biāo)的判斷容差如何要求，需要重新分析定義； 測試儀器、場地支持大口徑頻天線的測試，尤其是輻射特性的

10、測試； 測試儀器需要支持頻、超寬帶信號的測試。3、天線系統(tǒng)演進(jìn)對測試指標(biāo)和要求探討從天線的發(fā)展趨勢看，射頻模塊與天線集成化是技術(shù)發(fā)展趨勢，并且演進(jìn)趨勢為多通道的系統(tǒng)集成。因此，有源天線測試指標(biāo)應(yīng)該包含射頻指標(biāo)以及天線相關(guān)輻射指標(biāo)。模塊RF 指標(biāo)在天線之后，很多都需要重新分析和定義其測試要求。尤其是 MassiveMIMO 天線，由于其多通道射頻架構(gòu)、3D-beamforming 特性以及多波束特性，其射頻指標(biāo)的測試要求與容差、空口測試要求和方向圖測試要求均需要重新分析和定義。有源天線的方向圖關(guān)鍵指標(biāo)與射頻關(guān)鍵指標(biāo)如下表所示：從產(chǎn)品形態(tài)、測試準(zhǔn)確性以及簡易性和標(biāo)準(zhǔn)定義來看，有源天線建議輻射指標(biāo)按

11、EIRP 和EIS 指標(biāo)；整機(jī)進(jìn)試，其包括傳統(tǒng)天線輻射指標(biāo)以及 3gpp 已經(jīng)定義的射頻指標(biāo)參照傳導(dǎo)測試方式進(jìn)試。Massive MIMO 天線輻射指標(biāo)測試可參考有源天線方式進(jìn)試，天線輻射指標(biāo)由于前述其波束的特點(diǎn)，可考慮部分指標(biāo)通過三維進(jìn)行定義，通過三維方向圖測試以準(zhǔn)確描述波束特性。射頻指標(biāo)也通過空口測試，要求定義和測試方法待進(jìn)一步研究。4、總結(jié)隨著網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)演進(jìn)，天線與射頻模塊將深度融合，Massive MIMO 有源天線將是未來天線的發(fā)展主流。傳統(tǒng)的測試方式在對有源天線真實輻射性能和射頻指標(biāo)進(jìn)試將會新的，測試和空口測試（OTA）可能成為未來測試的演進(jìn)方向；相比于傳統(tǒng)天線和射頻測試，測試指標(biāo)以及判斷體系，測試原理和方法、測試等，需要進(jìn)行深入的探索和研究。參考文獻(xiàn)：1 TS 37.105，“Technical Specification Group Radio Acs Network; Active Antenna Systemion (BS) r