做优覆盖能力：大规模天线阵列技术如何“升维”5G精品网？（超大规模天线阵列）

5G时代，Massive MIMO迎来全新发展面向高质量5G网络覆盖，围绕大规模天线阵列技术（Massive MIMO）的创新已经成为设备商的全新着力点日前，河北联通在河北衡水完成新一代广角MetaAAU的试点验证，相比传统8T8R设备，在网络建设成本无显著增加的情况下，大幅提升小区上下行覆盖约4dB，带来30%以上的用户体验提升。

成绩背后，Massive MIMO的技术创新引起业界广泛关注

面对高速发展的移动通信网络应用需求，持续提升无线网络空口吞吐量与网络覆盖能力，已成为移动网络通信无线技术发展的动力和目标数字经济的不断发展，让用户对网络的广度和深度均提出了更高的诉求，作为移动通信网络中最前端的关键部分，天线承载着通信系统收发信号的重要作用，其性能好坏直接影响了无线通信系统的通信能力，那么，究竟什么是Massive MIMO？。

随着5G网络的持续渗透，其发展又呈现何种态势？发现5G网络关键一“面”移动通信十年一代，从2G到5G，随着通信系统不断向更高的频段，更大的带宽进行发展，天线尺寸进一步缩小，天线数量进一步增加，天线的发展也从最初的全向天线、单频单通道，走向现在的Massive MIMO。

天线的数量对通信系统的频率效率，传输速率，可靠性都有直接的影响，为了保证通信服务质量，通信基站大多都会配备大量的天线，用于提高通信频谱的效率与传统设备的2天线、4天线、8天线相比，采用Massive MIMO技术的通道数可达32或者64，天线阵子数可做到192、512甚至更高，。

首先在增益大大超越传统设备同时，在信号覆盖维度上，传统通信方式是基站与手机间单天线到单天线的电磁波传播，Massive MIMO系统可以控制每一个天线单元发射（或接收）信号的相位和信号幅度，通过对多个天线单元进行调节，产生具有指向性的波束，这便可以使无线信号能量在手机位置形成电磁波的叠加，可以使通信波数集中在规划的范围内，有效避免信号在不同区域之间的干扰问题，降低通信的传输功率，进一步提升网络覆盖、用户体验、系统容量。

需要指出的是，在单天线对单天线的传输系统中，由于环境的复杂性，电磁波在空气中经过多条路径传播后在接收点可能相位相反，互相削弱，此时信道很有可能陷于很强的衰落，影响用户接收到的信号质量而当基站天线数量增多时，相对于用户的几百根天线就拥有了几百个信道，他们相互独立，同时陷入衰落的概率便大大减小，这也大幅降低了通信系统的运维难度。

记者了解到，早在4G时代多天线技术就被引入，到了5G时代，随着部署频段的升级，多天线技术的规模进一步扩大，而为了应对逐渐复杂的场景变化，Massive MIMO迎来全新发展百舸争流下的技术创新宏观来看，随着移动宽带业务的不断升级，尤其是视频业务的快速发展，给通信网络部署带来了极大挑战，面对高速发展的移动通信网络应用需求，持续提升无线网络空口吞吐量与网络覆盖能力，已成为移动网络通信无线技术发展的动力和目标。

同时，面对5G在峰值速率以及系统覆盖方面新需求变化的挑战， Massive MIMO是需要改进提升的关键技术之一众所周知，5G最大的核心特征是广连接、低时延、大带宽，而大带宽的能力与Massive MIMO的多通道能力完美地契合成为5G特性的放大器，从5G天线发展趋势来看，高集成度的Massive MIMO是5G关键技术，具备超强的波束赋型能力，正为5G带来可观的性能提升。

以此次河北联通为例，本次携手华为部署验证的广角MetaAAU方案，采用超大规模天线阵列技术提升天线增益，通过全新超广角偶极子振子，以及创新Meta透镜材料，创造性地实现水平180度广角扫描，通过2个扇区达到3个扇区覆盖效果。

在成本可控的情况下，大幅提升覆盖和用户体验，面向未来能够有效应对乡农场景未来流量增长的需求广角MetaAAU方案创造性的解决了乡村5G部署投资收益和用户体验兼顾的难题事实上，近年来，除华为外，以中兴通讯、爱立信、中信科移动为代表的设备商在Massive MIMO的技术也均有大量深耕与实践。

其中，中兴通讯持续聚焦核心技术创新，面向未来网络的大容量场景，基于AI的智能网规网优工具降低M-MIMO建网和网优的复杂度，并得益于新一代硬件平台的技术突破以及软件算法创新，推出的Massive MIMO产品，在保持192天线阵子、320W输出功率、200MHz带宽的高性能下，体积和重量下降30%-40%，可轻松实现单人安装、单手搬运，大大提升了运营商的网络建设效率。

爱立信面向中国市场推出的新一代有源无源天线一体化（A+P）无线设备AIR 3218，具有行业领先的体积和重量，在不增加天面、不需要铁塔改造的情况下，实现5G Massive MIMO高效部署中信科移动联合甘肃移动对城区网络进行了Massive MIMO技术应用场景下的SSB波束智能优化，作为5G中使用的最重要的导频信道之一，其作用关系到UE接入小区的很多方面，应用落地也为提升复杂场景的5G覆盖能力提供了借鉴。

无疑，5G网络建设正在如火如荼地进行中，与此同时，5G的应用也已深入到如工业制造、医疗领域、矿产能源等千行百业中，在产业驱动与技术深化的背景下，Massive MIMO的能力还将不断“升维”“升维”5G精品网。

经过四年的规模建设，5G在第一波市场已经进入高速发展期，并带来了显著价值，5G的商业化已经进入正循环随着应用场景的不断延伸，5G行业场景的多样化，网络能力将面临更多、更高的要求，5G网络需要持续演进和增强。

去年6月，在匈牙利布达佩斯刚结束的3GPP RAN第96次会议上，R17标准正式冻结，R18基本完成立项R18将是5.5G的第一个协议版本，也推动5G迈向全新发展阶段据悉，5.5G在原有3GPP定义的三种业务基础上进行扩充，新增三种业务类型，即上行超宽带(UCBC)，宽带实时交互(RTBC)和通信融合感知(HCS)，网络能力将增强10倍，其中，就包含上行能力，时延能力和定位精度等。

总的来看，毫米波具备更宽的频谱资源，更高的空域隔离度，更窄的波束，更精准的波束协同等特征，这将使得上下行灵活时隙配比更容易实现并大幅提升定位和感知能力，从而满足大上行和通信融合感知业务需求，而Massive MIMO的波束成形正好补足了其衰减强烈的短板，可见，5.5G时代，Massive MIMO将是使能网络走向精品的关键。

同时，5G时代，室内数字化的角色已悄然改变，从全场景体验到一网多能，超宽带、多天线、智能化绿色极简网络正在引领5G室内数字化全面加速，相比于传统的小基站，面对建筑结构复杂、站址获取困难、建设费用高等场景，5G Massive MIMO也能充分发挥超大规模天线阵列立体覆盖优势，通过AAU外打内的方式解决该小区5G覆盖问题，进一步推动5G网络降本增效。

从全场景覆盖，到全空间体验，再到全价值挖掘，无线网络扩展可用频谱已成为网络发展的必然方向目前，3GPP已经将5G系统频段扩展到6~100GHz的毫米波频段，在这个频率范围中，还有大量连续的空闲频段可使用，无线信号的覆盖更有挑战性。

可以预见，面向未来网络建设，5G Massive MIMO技术仍具有极大的发展潜力，因此，设备商还需与产业链合作伙伴携手同行、融合共创，在加速推动5G赋能千行百业数字化的同时，实现5G Massive MIMO的深化发展。

采写：博文图表：张曙念编辑：博文