5G Massive MIMO系统架构及测试技术.pdf

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1、本文档仅用于通信从业者学习交流1.引言MassiveMIMO（大规模天线）技术是4.5G/5G的关键技术之一，全球通信业者对MassiveMIMO技术都非常关注。中国移动和日本软银已经开展了TD-LTEMassiveMIMO技术。中国联通、中国电信、Telkomsel等运营商完成了FDDMassiveMIMO外场测试。我国5G第一阶段试验中MassiveMIMO被作为关键技术，且有华为、中兴、爱立信等5家厂商参与试验。3GPP从R13版本开始已经将支持MassiveMIMO作为重要特性之一。MassiveMIMO技术，在基站收发信机上使用大数量（如64/12

2、8/256等）的阵列天线实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。相比于以前的单/双极化天线及4/8通道天线，大规模天线技术能够通过不同的维度（空域、时域、频域、极化域等）提升频谱和能量的利用效率；3D赋形和信道预估技术可以自适应地调整各天线阵子的相位和功率，显著提高系统的波束指向准确性，将信号强度集中于特定指向区域和特定用户群，在增强用户信号的同时可以显著降低小区内自干扰、邻区干扰，是提升用户信号载干比的绝佳技术。如何评价MassiveMIMO技术，采用什么样的测试指标和测试方法，怎样公平且高效的衡量MassiveMIMO技术？这也是当前通信科技业者十分关心问

3、题。2.MassiveMIMO系统架构本文档仅用于通信从业者学习交流支持MassiveMIMO的有源天线基站架构以三个主要功能模块为代表：射频收发单元阵列，射频分配网络和多天线阵列。射频收发单元阵列包含多个发射单元和接收单元。发射单元获得基带输入并提供射频发送输出，射频发送输出将通过射频分配网络分配到天线阵列，接收单元执行与发射单元操作相反的工作。RDN将输出信号分配到相应天线路径和天线单元，并将天线的输入信号分配到相反的方向。RDN可包括在发射单元（或接收单元）和无源天线阵列之间简单的一对一的映射。在这种情况下，射频分配网络将是一个逻辑实体但未必是一个物理

4、实体。天线阵列可包括各种实现和配置，如极化、空间分离等。射频收发单元阵列、射频分配网络和天线阵列的物理位置有可能不同于下图逻辑表示，取决于实现。图1支持MassiveMIMO的有源天线基站架构3.MassiveMIMO测试技术3.1天线系统的演进对测试技术的挑战本文档仅用于通信从业者学习交流随着天线系统向现代化的发展，尤其是5G的演进，一体化的基站有源天线系统（AAS）形态逐渐成为主流，通道数越来越多，有源天线连接方式也会简化，RU和天线高度集成，射频指标不再局限于传统的RU传导测试，OTA测试将成为未来测试演进的方向，同时也将带来极大的测试挑战。表1天线系

5、统的演进对测试技术的挑战是否支天线系统天线系统特点测试方式持传导测试挑战类型测试1、天线与RRU相互分离，天线RRU和天线是成熟基站型态，测试与基站的设计制造可相对独立；独立测试技术成熟，无挑战。RRU+天线2、RF性能要求在基站天线端口定义，通过标准接口进行传导RF测试；3、未考虑天线对RF性能的影响4、天线作为网络配套设备，主要考察Pattern和电路性能。1、天线和RRU一体化集成，非一体化测试+是，接1、传导测试接口非标准接口连接，天线设计需要与分体测试口非标标准，RRURF指标一体化RF模块设计同步；准无法反映一体化有本文档仅用于通信从业者学习交流

6、有源天线2、天线口较少，RF性能要求可源天线的性能；在天线口定义，测试比较繁琐；2、部分需要OTA3、主要指标传导测试，增加部测试，测试标准需进分OTA测试。一步明确。1、天线与基站深度融合，传统整机测试成取决整主流的整机设计将的部件独立测试存在挑战；为主流机设计难以拆卸，存在无对Massive外RF接口形态，需MIMO2、大规模的天线及射频通道；要依赖大量OTA测天线3、3GPP提出了RF指标OTA试，测试标准正在讨测试标准。论中。3.2测试信号调制化图2测试信号调制有源天线工作在各种业务载波状态下实现网络覆盖，为真实测试有源天线性能，测试系统需要具备以下

7、测试能力：本文档仅用于通信从业者学习交流1、测试系统需求支持业务信号的幅度、相位测试。尤其是存在的大带宽信号测试；2、方向图测试信号模式需要讨论定义。3.3天线波束多样化图3MassiveMIMO天线网络覆盖示意图在天线波束辐射特性趋于复杂场景下：1：如何准确评估天线业务波束指向准确性、副瓣、波瓣宽度等；2：如何选择多波束的测试场景；3：多波束天线的测试效率问题；4：对于多波束如何通过二维的辐射特性，评估覆盖性能。测试建议：1：需要评估在两个主面下，有源天线尤其是MassiveMIMO天线指标要求；需要研究定义3D辐射指标要求；2：在真实业务信号下评估多波束

8、辐射性能，建立测试Case集。3.4通信天线频段高频