未来移动通信的走向-1- 面向IMT-2020的大规模天线技术

1、 多天线技术的演进趋势多天线技术的演进趋势 天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展 大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状 相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况1面向面向IMT-2020的大规模天线的大规模天线技术技术主要内容主要内容2多天线技术的演进趋势多天线技术的演进趋势MIMO技术技术特点特点Rel-8发射分集空分复用最多支持4层传输波束赋形 只支持单层传输MU-MIMO最多两个rank1 UERel-9双流波束赋形SU/MU灵活切换最多4个数据流（每个UE最多2层）采用非码本的传输方式支持基于信道互易性的反馈Rel-10高阶MIMO最多支持8层传输基于双级多颗粒度码本的

2、高精度反馈上行MIMO最多支持4层传输Rel-11CoMP多小区协作MIMOMIMO技术标准化现状技术标准化现状 更多层数更多层数 SU-MIMO: 2/48 层 MU-MIMO: 每UE1层每UE2 层/ 下行2层下行4层 针对针对SU的优化的优化 针对针对MU-MIMO的优化的优化 针对MU的CSI反馈增强 半静态SU/MU 切换 统一的SU/MU传输模式 更为灵活的预编码更为灵活的预编码/波束赋形波束赋形 基于CRS的 上报/解调 基于CSI-RS的上报 + 基于URS的解调 基于码本的预编码/波束赋形 非码本预编码/波束赋形 单小区单小区多小区多小区MIMO3多天线技术的演进趋势多天线

3、技术的演进趋势MIMO增益来自于多天线带来的空间自由度增益来自于多天线带来的空间自由度维度的进一步扩展是维度的进一步扩展是MIMO技术演进的重要方向技术演进的重要方向MIMO技术标准化发展历程技术标准化发展历程 多天线技术的演进趋势多天线技术的演进趋势 天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展 大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状 相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况4主要内容主要内容5天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展Passive Antenna System (PAS)水平维扇区级赋形UE-specific预编码/波束赋形垂直维扇区级赋形无法匹配每个UE的3D信

4、道6天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展基于基于PAS的维度扩展的维度扩展 ?选址、射频线缆布置、维护成本RRH结构同样需要考虑上述问题7天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展Active Antenna System (AAS)更多的基带可控通道，维度扩展成为可能2D AAS阵列中的水平/垂直基带可控通道UE-specific 3D-MIMO垂直扇区化灵活的 RET多RAT独立tilt调整降低功率损耗，更高的最大发射功率顺应C-RAN趋势：云计算+AAS降低维护成本 多天线技术的演进趋势多天线技术的演进趋势 天线结构与天线结构与MIMO维度扩展维度扩展 大规模天线技术发展现状大

5、规模天线技术发展现状 相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况8主要内容主要内容9大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状理论基础理论基础随着天线数量的增加，各用户的信道向量趋于正交小区内同道干扰趋于零，小区间干扰取决于参考信号复用情况发射功率可以任意小T. L. Marzetta, Noncooperative Cellular Wireless with Unlimited Numbers of Base Station Antennas, IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 9, no. 11, pp. 3590-3600, Nov.

6、2010.主要研究方向主要研究方向应用场景与信道建模信道状态信息反馈传输与检测算法调度与资源分配公共信道与公共信号传输大规模天线阵列设计实验验证平台10大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状ArgosRice大学、Yale大学、Bell实验室V1：最多64天线，V2：最多96天线实验系统实验系统28GHz mmW平台平台Samsung可支持64天线3D-MIMO演示验证平台演示验证平台国家科技重大专项（大唐移动）可支持64天线大规模协作演示验证平台（在研）大规模协作演示验证平台（在研）863 5G课题（大唐电信、东南大学分别牵头）中移动、华为、中兴在研的验证平台可支持128-256天线1

7、1大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状IMT-2020技术组大规模天线专题组技术组大规模天线专题组2013年12月成立组长单位：大唐电信副组长单位：中移动面向64端口以上的大规模天线系统国内研究组织国内研究组织专题组工作方向专题组工作方向场景建模及评估方法信道模型前端技术系统关键技术仿真评估组网及应用方案平台方案12大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状相关标准化活动相关标准化活动3GPPAAS相关技术指标（RAN4）3D信道建模Elevation beamforming（8端口及以下）FD MIMO（16-64端口） 多天线技术的演进趋势多天线技术的演进趋势 天线结构与天线结构

8、与MIMO维度扩展维度扩展 大规模天线技术发展现状大规模天线技术发展现状 相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况13主要内容主要内容14相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况应用场景建模信道建模传输与信道状态信息反馈大规模有源天线阵设计大规模有源天线阵校准3D-MIMO技术研究与验证平台15相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况应用场景建模应用场景建模大规模MIMO天线宏小区室外密集小小区理想回程室内密集小小区理想回程室外密集小小区非理想回程室内密集小小区非理想回程16相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况信道建模信道建模天线模型：二维平面阵、柱面阵、异形阵列信道模型3D化与信道模型大

9、规模化耦合特性、校准误差等非理想因素建模信道参数分布随阵列尺寸的变化复杂度控制2D平面阵列平面阵列柱面阵列柱面阵列17相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况信道状态信息反馈信道状态信息反馈瞬时互易性瞬时互易性：适用于TDD系统p通过对上行信道的瞬时状态的测量获取p对时延、信道估计误差等非理想因素较敏感p需要对用户上报的CQI等参量进行修正统计互易性统计互易性：适用于TDD及FDD系统p通过对上行信道统计信息（如波达方向、信道协方差矩阵等）的测量获取p精度受限，但对非理想因素有平滑作用，敏感度降低p需要对用户上报的CQI等参量进行修正多颗粒度反馈（逐层细化）分级反馈（长期统计+短期CSI）多维

10、独立反馈用户预感知反馈方案互易性与隐式反馈的结合互易性与隐式反馈的结合p长期统计CSI：通过信道互易性获取，减少对下行参考信号的依赖，降低对反馈信道的需求p短期/瞬时CSI：由隐式反馈获取，所需的反馈信息大量缩减预感知预感知+互易性：互易性：利用互易性获取信道状态的部分先验信息，利用预感知方式精确获知信道质量预感知预感知+修正码本：修正码本：利用欲感知方式获得部分信道信息，利用低纬度码本进一步修正相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况用户频谱效率分布扇区平均频谱效率天线数量对性能的影响天线数量对性能的影响边缘用户频谱效率相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况以128阵子的情况为例，理想情况

11、与各种压缩方案的对比小区平均吞吐量相对性能边缘用户吞吐量相对性能反馈方案性能对比反馈方案性能对比相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况控制信道/广播信息专用化传输公共信道/信号的虚拟3D扇区化p控制信道控制信道/广播信息专用化：广播信息专用化：对层1/层2控制信令及部分广播信息（除系统带宽System Frame Number等最基础的系统信息之外）均采用基于用户专属参考信号的预编码/赋形方式传输，使控制信息也能获得大规模阵列带来的高预编码/赋形增益p广播信道低码率化广播信道低码率化+先进编码技术：先进编码技术：降低信源速率，提高传输可靠性p公共信道公共信道/信号的虚拟信号的虚拟3D扇区化：扇区化：p用高增益波束组实现扇区覆盖p通过参考信号、加扰方式区分虚拟3D扇区p与用户预感知反馈方式有机结合公共信道公共信道/信号传输信号传输21相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况大规模有源天线阵列设计大规模有源天线阵列设计22相关研究工作开展情况相关研究工作开展情况大规模有源天线系统中内监测幅度映像图大规模天线阵列监控大规模天线阵列监控有源通道有效性监控有源通道幅相特性监控大规模有源天线阵列监控与校准大规模有源天线阵列