采用Massive MIMO进行5G覆盖试点规划

本文对5G试点背景及相关技术进行介绍，通过频谱资源分析，确定采用3.5 GHz作为5G试点的主要频段；通过不同信道的链路预算分析，发现采用64T64R的Massive MIMO设备进行5G组网的站址需求与现有4G D频段组网相当；选定连续覆盖试点区域后，综合考虑试点区域特性及现有资源配置，最终形成试点区5G连续覆盖异构组网方案，并采用仿真技术对试点后的效果进行预估，在此基础上，对5G试点采用的新技术Massive MIMO效果进行验证，得出采用64T64R设备的小区容量是当前4G站点的3～4倍的结论，为新技术应用推广奠定基础，也为后续5G商用总结规划建设经验。

ITU 确定了IMT-2020（5G）的增强移动宽带场景（eMBB），低功耗大连接场景（mMTC）和低时延高可靠场景（uRLLC）三大类应用场景，5G 网络将提供更低时延、更高的峰值速率以及海量的连接数，将真正实现向超宽带+ 万物互联发展方向。要满足面向未来业务高速率低时延的发展需求，需要采用更先进的无线传输技术，5G 将采用包括大规模天线阵列、超密集组网、高阶调制、非正交传输和全双工等关键技术。目前国内各通信企业及研发机构均已对5G 技术进行全方位突破，如近期由华为主推的Polar 码（极化码）被确定为5G短码信令标准等，为后续标准化工作奠定坚实基础。为更好响应国家未来宽带战略、数字信息发展、万物互联互通发展需求，验证新技术特性，总结5G 网络规划发展经验，推动打造中国自己5G 技术标准研究，本文就目前国内已相对成熟5G 技术成果，通过采用包括大规模天线（Massive MIMO）、超密集组网、高阶调制等在内的5G 核心关键技术，以某商业交通干道为案例进行5G连续覆盖试商用网络规划。

1、5G覆盖试点背景

1.1 试点技术及场景

Massive MIMO 是使用大规模阵列天线实现在三维空间产生灵活指向用户的非常窄的波束，通过精确的信道相关性估计、用户配对、干扰抑制赋形等，在有效抑制对复用用户干扰、不损失服务用户主瓣方向能量的前提下能够满足空域16 流、32 流或更多流进行复用，从而将频谱效率提升4 ～6 倍。同时，由于更多用户可以在相同资源上并行传输，也进一步提升小区吞吐量及边缘用户速率。

由于Massive MIMO 技术提供更高维度的空分复用、更强的波束赋形能力，适合在高业务场景下进行使用。从现网业务分布看，目前通过大数据统计可发现约20% 的热点区域承载近80% 的业务流量，且出现热点更热的现象，诸如城区CBD、商业中心等核心区域，一方面用户集中、业务需求量大，另一方面存在高楼遮挡、深度覆盖不足等问题，因此，采用Massive MIMO 进行5G试点典型场景选定为数据业务热点区——商业核心区域。

1.2 频谱资源分析

IMT 已规划频谱总计687 MHz，其中TDD 频率总计345 MHz，FDD 频率总计342 MHz ，现有的频谱资源无法满足未来发展需求，因此，5G 系统优先考虑采用中低频频谱（6 GHz 以下）进行规划，同时，未来进一步开拓研究更高频段（6 GHz 以上）的频谱资源可行性。

对于6 GHz 以下中低频频谱，5G 组网可优先采用已经规划但在中国还未使用的（如3.4 ～3.6 GHz）IMT频段，后续进一步推动新的IMT 频段划分，如3.3 ～3.4 GHz，4.4 ～4.5 GHz，4.6 ～4.99 GHz 等。目前我国已明确将3.4 ～3.6 GHz 规划用于5G 试验，各国中低频频谱资源规划情况如图1 所示。

图1、各国6GHz以下中低频频谱规划使用情况

因此，5G 试点覆盖区主要采用3.5 GHz 进行规划组网。

1.3 站址资源分析

站址需求主要来自于覆盖及容量两个方面，对于覆盖而言，由于目前4G 网络采用TDD 2.6 G 8T8R方式，试点5G则采用TDD 3.5 G 64T64R组网方式，虽然在频段上3.5 G 对覆盖处于劣势，但采用阵列天线带来的信号增益对频段劣势起到很好的补充效果，通过链路预算得到两种组网方式下不同信道覆盖情况对比效果如图2所示。

图2、不同组网模式下各信道的覆盖差异对比

从各信道的覆盖对比效果可以看出，PUSCH 信道是主要覆盖瓶颈且TDD 3.5 G 64T64R 覆盖效果略优于现有2.6 G网络（约1.3 dB），因此，在该组网模式下，保障网络覆盖需求的5G对站址资源与现有4G 网络D频段的需求相当。

2、5G新技术商用试点规划

2.1 试点区域概述

某商业热点区域面积约2.54平方千米，包含4个商业主题功能区，区域定位为集商业、文化、时尚潮流的国际商贸中心展示区和亚太时尚潮流引领区。根据市政规划，区域内包含一条主要商业交通干道亦需通过改造，定位为集商业文化、商业风情等为一体的景观大道，目标是向国际著名商业大道看齐，该大道全长4.7 km，作为5G 连续覆盖试点规划目标。区