FDD系统大规模天线技术研究 - 电信技术.PDF

研究 doi:10.3969/j.issn.1000-1247.2016.02.004 FDD系统大规模天线技术研究 韩　斌　蒋　峥　陈　鹏　杨峰义 中国电信股份有限公司 介绍了两种FDD大规模天线系统信道状态信息的获取和利用方案，并通过系统级仿真对方案进行评估。仿真 摘要 结果表明，基于CSI-RS波束赋形的虚拟扇区化方案通过将传统的小区灵活地分裂成多个虚拟扇区可以有效提 升系统性能，从而解决了FDD大规模天线系统中信道获取和反馈过程中的问题。 关键词 5G FDD系统 大规模天线技术 信道获取 引言 系统容量方面的巨大潜力，但大规模天线系统的性能增益主 随着人们对高速率移动网络需求的进一步增加，预计 要依赖于基站是否可以有效获知信道状态信息。对于TDD系 未来10年移动网络数据流量将呈爆发式增长，达到目前的数 统，在天线阵列校准后，可以利用终端发送的上行导频信号 百倍或更多。快速增长的数据业务需求对下一代移动通信 和信道互异性获得下行信道的状态信息，从而能够在不增加 系统提出了更高的要求，同时也带来了巨大的挑战。第三 系统额外开销的前提下，有效利用空间自由度，提升系统性 代合作伙伴计划 （The Third Generation Partnership Project， 能。而对于目前在大多数运营商中部署的FDD系统，由于上 3GPP）已经着力制订了诸如载波聚合（Carrier Aggregation， 下行采用不同的频段，因此不能如TDD系统一样利用信道互 CA）、协作多点传输（Coordinated Multi-point Transmission/ 易性获取信道状态信息，而基于传统的下行信道估计和上行 Reception，CoMP）、增强型MIMO（Enhanced MIMO）、 反馈的方式，当天线数目增加时，用于信道估计的导频信号 无线中继（Relay）等技术标准以求提供更高的频谱效率和更 以及反馈信息将随之增加，造成严重的系统开销，使得该技 优的用户体验。其中，MIMO相关的技术经过不断的研究， 术无法应用在实际的大规模天线系统中。因此，如何在FDD 已经成为第四代移动通信系统（ The Fourth Generation Mobile 大规模天线系统中获取和利用信道状态信息是该技术能否在 Communication System，4G）中的关键技术之一，但是受技 未来5G系统中获得广泛应用的关键。 术以及产业发展的限制，基站天线数目严格受限。 文中将介绍基于目前3GPP版本12所支持的FDD大规模 随着有源天线阵列（Active Antenna Array System， 天线系统信道获取和利用的方案，针对不同方案给出系统级 AAS）的发展，3GPP首次提出了全维度多入多出技术（Full 仿真评估的结果。 Dimension Multi-Input-Multi-Output，FD-MIMO）。 相比于4G系统中的传统MIMO技术，FD-MIMO技术 信道获取和利用方法 要求系统支持的最大天线端口数从8增至64；此外由于采用 根据目前3GPP所定义的版本12标准，能够支持FDD大 了2D有源天线阵列，FD-MIMO技术可以充分利用水平以及 规模天线系统的信道获取和利用方案主要包括以下三种。 垂直的空间自由度，实现3D波束赋形，从而提升系统的覆 ● 扇区化方案：将传统的物理小区分裂成多个物理扇 盖和容量。未来随着有源天线技术的发展，基站端可以使用 区，每个物理扇区配置不同的小区ID。 几百根甚至更多的天线，使得大规模天线阵列的实现成为可 ● 基于CSI-RS波束赋形的虚拟扇区化方案：利用CSI- 能。因此，大规模天线技术被视为未来5G系统提升频谱效率