理论教育 大规模天线系统的覆盖与部署需求

大规模天线系统的覆盖与部署需求

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于覆盖能力与网络部署和优化直接相关,因此针对大规模天线技术的研究除了着眼于提高传输效率外,同时需要解决大规模天线系统在部署过程中的实际需求。在这两项成本中,占据主要地位的分别是工程施工与设计成本以及网络运营与支撑成本[23]。

大规模天线系统的覆盖与部署需求

大规模天线阵列是大规模天线技术的主要特征之一。随着射频单元数目的增加,在天线振子间距保持不变的情况下,天线阵列的尺寸会随之增大。由于工业界一般采用05~08倍波长的宽度作为天线振子的间距,因此在现在普遍使用的6GHz以下的中低工作频段,增加天线振子将显著增加整个天线的尺寸。另一方面,由于BBU(Base Band Unite,基带处理单元)和RRU(Radio Remote Unit,射频拉远模块)之间的Fronthaul(前向回传)连接的带宽与天线端口数目成正比,当部署大规模天线系统时,如果BBU和RRU之间采用传统的光纤接口,Fronthaul光纤接口的成本将显著增长[22],从而导致大规模天线系统的成本显著增加。采用BBU和RRU一体化方案可以解决Fronthaul成本增加的问题,但是集成基带处理单元后,不仅会显著增加大规模天线系统的尺寸(一般来说,会增加设备的厚度)和重量,造成设备安装和部署的困难,同时,为了满足集成基带处理单元的散热、功耗等问题,一体化设备对部署环境、日常维护也提出了更高的要求。

由于大规模天线阵列的使用,数目更多的天线振子可以映射到单个天线端口中,因此大规模天线系统能够提供更窄的波束。窄波束可以显著提高信号在传播过程中的空间分辨率,有利于降低不同波束之间的干扰,提高共享信道中多用户传输的性能;但是对于广播信道,较窄的波束意味着单波束覆盖范围的降低。如果降低单个天线端口中天线振子的数目,虽然可以增大波束的宽度,但是天线端口的发送功率也会随着天线振子数目的减少而降低,同时由于在天线阵列总发送功率不变的情况下大规模天线阵列中单个天线振子的发送功率较低,直接采用这种方案在覆盖范围方面也会面临较大的挑战。由于覆盖能力与网络部署和优化直接相关,因此针对大规模天线技术的研究除了着眼于提高传输效率(如提高频谱效率、多用户传输能力)外,同时需要解决大规模天线系统在部署过程中的实际需求。(www.daowen.com)

无线网络建设的成本约占运营商网络投资主体的70%,其中包括CAPEX和OPEX。在这两项成本中,占据主要地位的分别是工程施工与设计成本(约占CAPEX 30%)以及网络运营与支撑成本(约占OPEX的40%)[23]。虽然大规模天线系统实现了传输在空间域的扩展,在提升系统频谱效率方面展现了巨大潜力,但是采用大规模天线技术后,如何满足灵活部署、网络易于运维等方面的实际需求,特别是提高传输效率与部署,也是亟待研究解决的现实问题。

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