5G优化案例：5G大规模天线波束赋形分场景应用研究.docxVIP

5G 大规模天线波束赋形分场景应用研究 【摘要】广播信道的波束赋形是大规模天线（MASSIVE MIMO）的关键技术，将赋形模式与场景分类进行匹配，是发挥MASSIVE MIMO 天线技术优势的重点。通过划分常规场景、热点商业区、高层场景、路灯杆类型、十字路口、单小区覆盖塔下道路共计 6 个场景，深入开展了 5G 大规模天线技术波束赋形的应用研究，为城市 5G 网络覆盖规划提供了良好的示范作用。 【关键字】5G 网络覆盖 大规模天线技术 波束赋形 【业务类别】移动网 一、 问题描述 广播信道的波束赋形是MASSIVE MIMO 天线的关键技术，可通过参数配置的赋形模式、数字倾角和数字方向角，为覆盖和无线环境的优化提供了极大的灵活性。将赋形模式与场 景分类进行匹配，才能发挥 MASSIVE MIMO 天线的技术优势。 波束赋型技术（BEAMFORMING）来自于电磁波理论，自由空间的电磁特性是个全向天线，等幅覆盖，而波束赋型，通过调整不同天线的幅度和相位，智能调整波束成形的方向通过这一技术，发射能量可以汇集到用户所在位置，而不向其他方向扩散，并且基站可以通过监测用户的信号，对其进行实时跟踪，使的最佳发射方向跟随用户的移动，保证在任何时候手机接收点的电磁波信号都处于叠加状态。而大规模阵列天线，采用更大规模的天线阵子（8）使得赋型的效果要远好于传统 8 天线的赋型，具有更窄的波束，更高的增益，更好的旁瓣抑制效果。多行多列的天线布局，天线有更大的自由度来进行垂直方向的波束赋型，从而使得 3D MIMO 成为可能。3D MIMO 解决了传统 8 天线不能提供的垂直波束赋型的缺陷，更好的为大规模天线的实际应用提供技术保障。 二、 分析过程 测试小区广播波束宽度预置模型包括 Marco、Hotspot、Highrise 和 Customized 四种模式适用于六种场景： MARCO 模型覆盖 Horizontal beamwidth 预置为 65°；Vertical beamwidth 预置为 10°，适用于常规场景； HOTSPOT 模型覆盖 Horizontal beamwidth 预置为 65°：Vertical beamwidth 预置为 30°，适用于热点商业场景； HIGHRISE 模型覆盖 Horizontal beamwidth 预置为 20°：Vertical beamwidth 预置为 30°，适用于高层场景； CUSTOMIZED 模型覆盖 Horizontal beamwidth 定制为 110°/90°/25°，适 用于十字路口、道路、路灯杆等特殊场景。下图为各不同模式下的波瓣模型： 结合无线网络覆盖的实际应用需求，分为以下三种基本的场景： 场景 1：对于密集城区和容量需求较大的区域，推荐使用 64T64R 的AAS； 场景 2：对于郊区，容量需求不大的区域，推荐使用 16T16R/32T32R 的AAS； 场景 3：对于乡村，主要为了覆盖需求，推荐使用 8T8R 的 RRU； 结合 5G 信号传播的差异性，对城市覆盖区域场景进行细分，可划分为：常规场景、热点商业区、高层场景、路灯杆类型、十字路口、单小区覆盖塔下道路共计 6 个场景，并以西南地区某城市为基本研究对象，按照分类分别选取典型地点作为研究案例，展开 5G 大规模天 线技术波束在不同场景下的应用研究，旨在通过测试对比得到对应的最优设置。 测试设备采用中兴 ZTEAXON 10 型设备，测试平台使用鼎利，在业务闲时展开测试，且测试路线保持启停点完全相同。在进行单站测试时，由于要在站点覆盖范围内进行测试， 因此要提前对周围道路情况进行规划，圈定定点测试候选位置区域，并为移动性测试选择合适的线路。 对于定点测试，根据 SS-RSRP 和SS-SINR 值对信道条件定义，如下表所示： 本次研究验证了不同覆盖场景下波瓣的覆盖宽度、覆盖距离和覆盖高度，结合实验结 果确认各项性能指标最优配置和方案，可推广至全网相同场景。 三、 解决措施 分场景进行参数研究及验证，不同场景下参数设置如下： 覆盖场景 Parameter MO Attribute Value(范围) FeatureState=CXC4012272 licenseState 1 FeatureState=CXC4012272 featureState 1 常规场景 Marco NRSectorCarrier=1,CommonBeamforming=1 coverageShape 1 (MACRO_1) digitalTilt -8 to +8° Horizontal beamwidth 65 Vertical beamwidth 10 热点商业区 HOTSPOT NRSectorCarrier=1,C