S^2: 大规模天线商用在即，你准备好了么？

作为提升5G系统频谱效率最直观的物理层技术之一，大规模天线技术自问世以来，受到了来自学术界、工业界的广泛关注。

样机测试

为了克服信道信息获取困难、解决导频污染、以及计算复杂度大幅提升等问题，测试验证大规模天线技术可行性的样机首先在研究机构完成了搭建和测试，这其中除了比较著名的美国莱斯大学Argos原型机外，还包括瑞典隆德大学LuMaMi原型机、欧洲电信研究院（Eurecom）的Open Air Interface 原型机、英国布里斯托大学的原型机等。下图是美国莱斯大学完成的64天线阵列样机。

此外，各大设备商也加紧原型机的研发，在过去的几年中，各大设备商纷纷完成了大规模天线原型样机的初步验证。在选定场景下，样机的单站测试峰值频谱效率可以达到30bps/Hz甚至更高。

商用测试

大规模天线可以帮助运营商最大程度地利用现有站址和频谱资源，大幅度提升无线网络容量和用户体验，其产品化及在现有网络中的商用能力一直是国内外厂商和运营商关注的重点。

目前5G的空口技术以及标准还正在讨论中，而大规模天线的应用并不完全依赖于5G标准的制定，其完全可以基于目前4G或者4.5G标准完成设计和实现。特别是针对TDD大规模天线系统，由于可以利用信道互异性，在标准影响和实现复杂度方面更具优势，因此自2016年以来，TDD大规模天线设备的商用测试开始进入人们的视野。

我们首先来看一下3D-MIMO与8天线现网环境下性能对比。可以看出，现网环境下，3D-MIMO相比8天线，下行频谱效率提升120%~141%；上行频谱效率提升60%~87%。随着未来网络发展，视频等下行高速率需求业务增多，3D-MIMO相比8天线的增益会更为明显。

小编在这里总结了国内外运营商与厂商发布的TDD大规模天线商用测试公告：

中国移动联合华为在4G商用网上成功开通全球首个超大规模多天线Massive MIMO基站，并完成外场验证测试；基于4G商用智能手机，在现网单载波20MHz频谱实现下行630Mbps吞吐量。

日本软银（SoftBank）公司宣布完成了大规模天线商用测试，将在日本全国43城市部署TDD大规模MIMO，为软银提供MassiveMIMO商用基站的设备商是中兴通讯和华为。

西班牙Telefónica电信与中兴完成了欧洲首个Pre5G大规模天线设备的测试，验证了该技术在热点以及室内场景的性能。

英国沃达丰宣布与华为完成了TDD大规模天线规模测试。

而对于占全球LTE网络总数85%以上的FDD-LTE网络，厂商也正在努力寻找解决信道信息获取等方面挑战的解决方案。值得关注的是，从2016年底到2017年初，中兴和华为都发布了FDD大规模天线商用样机，并与中国电信和中国联通完成了初步测试。初步测试结果表明，FDD大规模天线可以在现有频谱基础上有效提升小区吞吐量3倍以上。在特定场景，使用20MHz频谱，可以实现网络峰值速率697.3Mbps，是传统FDD LTE的4.8倍。

大规模天线样机的测试表现让人感到惊喜，但从目前发展来看，该技术的大规模商用仍然存在诸多挑战：

测试挑战

传统的天线采用BBU+RRU的架构，设备技术要求中只包含RRU和BBU相关要求，而天线技术要求单独存在，通过CABLE的传导测试检验设备的各项指标。而对于采用与AAS相似架构的大规模天线，其RRU和天线采用一体化设计，这就使得天线的指标无法单独测试，而是需要通过OTA测试完成。这就导致了传统的测试指标以及方案无法复用，需要进行重新设计。此外，随着射频通道数的大幅增加，测试复杂度也随之提高。

终端产业链

目前TDD大规模天线测试中，终端是基于R9版本的，使用针对TDD系统所特有的TM8波束赋形技术，并且现阶段大部分TD-LTE商用终端均支持该传输模式，因此在规模商用上，终端产业链并不存在太大的问题。而对于FDD大规模天线的商用，其解决方案更加倾向使用能够实现用户级参考信号传输和支持DMRS波束赋形的TM9技术。但从F市场的FDD终端使用情况来看，目前支持TM9的基站并没有商用。而FDD终端中，支持TM9的芯片占有率也不足20%，因此，FDD大规模天线的商用还需要依靠支持TM9的R10版本终端产业链的快速发展，以推动FDD大规模天线产业链逐步走向成熟。

组网测试验证

包括TDD和FDD在内，目前大部分结果是基于单站或者"插花式"的小数量基站测试，而规模组网下的性能将受到小区间干扰、控制信道覆盖、波束管理等因素的影响，因此需要在大规模商用前对该技术进行进一步验证。

结束语

随着厂商与运营商不断克服所面临的问题与挑战，以及更多、更全面的测试验证进行，2017很可能将会成为大规模天线技术规模应用的元年。

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