表4-6归纳了大规模天线系统可能的应用场景。其中城区覆盖分为宏覆盖、微覆盖以及高层覆盖三种主要场景：宏覆盖场景下基站覆盖面积比较大，用户数量比较多，需要通过大规模天线系统提升系统容量；微覆盖主要针对业务热点地区进行覆盖，比如大型赛事、演唱会、商场、露天集会、交通枢纽等用户密度高的区域，微覆盖场景下覆盖面积较小，但是用户密度通常很高；高层覆盖场景主要指通过位置较低的基站为附近的高层楼宇提供覆盖，在这种场景下，用户呈现出2D/3D的分布，需要基站具备垂直方向的覆盖能力。在城区覆盖的几种场景中，由于对容量需求很大，需要同时支持水平方向和垂直方向的覆盖能力，因此对大规模天线研究的优先级较高。郊区覆盖主要为了解决偏远地区的无线传输问题，覆盖范围较大，用户密度较低，对容量需求不是很迫切，因此研究的优先级相对较低。无线回传主要解决在缺乏光纤回传时基站之间的数据传输问题，特别是宏基站与微基站之间的数据传输问题。

表4-6 主要场景特征描述

根据上述分析，宏覆盖、高层覆盖、微覆盖以及无线回传几种场景是大规模天线技术研究的重点场景，如图4-29所示。下面将详细介绍这几种主要场景。

1.室外宏覆盖

大规模天线系统用于室外宏覆盖时，可以通过波束赋型提供更多流数据并行传输，提高系统总容量。尤其是在密集城区需要大幅提高系统容量时，可采用大规模天线系统。

由于室外宏覆盖通常采用中低频段，当采用大规模天线系统时，可能会造成天线尺寸较大，增加硬件成本和施工难度，因此小型化天线是重要的发展方向。

UMa场景是移动通信的主要以及最重要的应用场景之一，如图4-30所示，在实际环境中占有较大比例。首先，UMa场景中用户分布较为密集，随着用户的业务需求的增长，对于频谱效率的需求也越来越高；其次，UMa场景需要提供大范围的服务，在水平和垂直范围，基站都需要提供优质的网络覆盖能力以保证边缘用户的服务体验。大规模天线技术能够实现大量用户配对传输，因此频谱利用率能够大幅度提高，满足UMa场景频谱效率的需求。另外由于大规模天线能够提供更为精确的信号波束，因此能够增强小区的覆盖，减少能量损耗，并利于干扰波束间协调，有效提高UMa场景的用户服务质量。

图4-29 大规模天线系统主要应用场景

图4-30 UMa场景

另一方面，由于大规模天线技术需要配置大量的天线振子，放大器及射频链路结构复杂，单个系统成本较高，并需要占用较大的空间尺寸。而一般UMa场景的基站具有较大的尺寸和发射功率，高度一般大于楼层高度。因此，UMa场景中大规模天线系统可以获得较为丰富的天面资源。

从UMa的场景需求和大规模天线的技术特征等方面判断，UMa场景是大规模天线的一个典型应用场景。

2.高层覆盖

大多数城市都会有高层建筑（20～30层），且分布不均匀，这些分布不均的高楼被4～8层的一般建筑所包围，如图4-31所示。高层建筑的覆盖需要依赖室内覆盖，对于无法部署室内覆盖的高楼，可以考虑通过周围较低楼顶上的基站为其提供覆盖，通过大规模天线技术形成垂直维度向上的波束，为高层楼宇提供信号。

图4-31 High Rise场景

类似地，在一些山区，也可以通过大规模天线技术为高地提供信号覆盖，主要是利用大规模天线系统在垂直方向的覆盖能力。

3.微覆盖

根据部署位置不同，微覆盖还可以分为室外微覆盖和室内微覆盖。

（1）室外微覆盖

室外微覆盖主要应用在一些业务量较高的热点区域进行扩容，以及在覆盖较弱的区域用于补盲。在业务热点区域，比如火车站的露天广场等场所，用户密集，业务量较大，可通过大规模天线系统进行扩容。UMi场景是另一个移动通信应用的主要场景，如图4-32所示，一般为市内繁华区域，建筑物分布和用户分布都相对密集，UMi场景中的基站需要对大量的用户同时进行服务，对于系统频谱效率的要求较高；同时，在UMi场景中，信号传输环境相对复杂，传输损耗较大，因此需要通过有效的传输和接收方式提高信号传输效率；另外，UMi场景中小区之间相对距离较小，小区间干扰较大，服务质量受干扰限制，尤其是边缘用户的性能受干扰影响明显，因此还需要有效的干扰协调和避免技术。(www.daowen.com)

图4-32 UMi场景

在UMi场景中，大规模天线技术首先能够实现大量用户的多用户配对，使得频率资源能够同时被多个用户复用，频谱效率大幅提升；其次，大规模天线技术能够形成精确的信号波束，能够针对特定用户进行高效传输，保证信号的覆盖和用户服务质量；同时，在大规模天线技术中，形成的波束具有较多的空间自由度，在水平和垂直维度都能够提供灵活的信号传输，使得信号间干扰调度变得更加灵活有效。

另外，UMi场景中基站高度低于周围楼层高度，用户分布在高楼层时，传统的通信系统不能很好地对其覆盖。而大规模天线技术在垂直方向上也能够提供信号波束赋形的自由度，改善对高层用户的信号覆盖。

相对于UMa场景，UMi基站尺寸以及发射功率等都较小，但是仍能够为大规模天线技术提供足够的应用空间和成本资源。因此，UMi场景也是大规模天线的一个典型应用场景。

（2）室内微覆盖

室内覆盖是移动通信需要重点考虑的应用场景，如图4-33所示。据统计，未来80%的业务发生在室内。室内覆盖最重要的需求是大幅提升系统容量以满足用户高速率通信的需求。室内覆盖也可以使用大规模天线技术来提高系统容量，同时考虑到室内覆盖通常会采用较高频段，大规模天线系统可以通过3D波束赋型形成能量集中的波束，从而克服高频段衰减大的缺点。

图4-33 室内覆盖典型场景

a）大型会议室 b）大型体育馆

室内场景可以分为很多类型：主要包括：

1）一般室内环境：基站可以部署在走廊，也可以在各个房间内。

2）大型会议场馆：基站可以部署在各个角落，也可以位于天花板上。

3）大型体育场馆：基站可以分散布署在场馆的各个角落。

4.无线回传

在实际网络中，某些业务热点区域需要新建微基站，但是并不具备光纤回传条件。可以通过宏基站为微基站提供无线回传，解决微基站有线回传成本高的问题，如图4-34和图4-35所示。这种场景中，宏基站保证覆盖，微基站承载热点地区业务分流，宏基站和微基站可同频或异频组网，典型的应用为异频。回传链路和无线接入可同频或异频组网。

图4-34 大规模天线宏基站为室外微基站提供无线回传

图4-35 大规模天线宏基站为室内微基站提供无线回传

在无线回传中，可能存在无线回传容量受限的问题。宏基站采用大规模天线阵列，通过3D波束为微基站提供无线回传，可提高回传链路的容量。该场景进一步可分为室外和室内无线回传两种场景：支持大规模天线的宏基站为室外微基站做无线回传；支持大规模天线的宏基站为室内微基站做无线回传。