Massive MIMO作為5G的主要特性之一,實現波束賦形,形成極精確的用戶級超窄波束,并隨用戶位置的不同而不同,將能量定向投放到用戶位置,相對傳統寬波束天線可提升信號覆蓋,同時降低小區間用戶干擾。
Massive MIMO天線波束分為靜態波束和動態波束,SS Block及PDCCH中小區級數據、CSI-RS采用小區級靜態波束,采用時分掃描的方式,PDSCH中用戶數據采用用戶級動態波束,根據用戶的信道環境實時賦形。
5G 靜態廣播波束采用窄波束輪詢掃描覆蓋整個小區的機制,選擇合適的時頻資源發送窄波束,可以根據不同場景配置不同的廣播波束,以匹配多種多樣的覆蓋場景,這里就涉及到如何根據不同的場景規劃合適波束的問題;業務波束采用動態波束賦形不支持波束定制。
5G MM與傳統天線區別較大,其規劃方式也不相同。
MM廣播波束規劃
5G 64T64R AAU支持多種波束配置,垂直面波寬有6°、12°、25°三種,其中,基本波束寬度為6°,波寬12°的波束由兩個基本波束合成;波寬25°的波束由4個基本波束合成。
5G MM下傾角規劃
LTE傳統寬波束小區只有一個寬波束,下傾角僅分為機械下傾角和電下傾角兩部分,LTE機械下傾+電下傾的規劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區邊緣,控制小區覆蓋范圍,抑制小區間干擾。
5G MM波束下傾角和LTE傳統寬波束不同,分為機械下傾、預置電下傾、可調電下傾和波束數字下傾四種,最終下傾角是四種組合在一起的結果。
5G下傾角的定義:垂直法線刨面外包絡3dB垂直波寬中間指向
傳統天線:只有小區傾角的概念,傾角的調整同時對整個小區所有信道同時進行調整
5G MM:
公共波束下傾角:由機械下傾角和數字下傾角確定,調整公共信道波束,影響用戶在網絡中的駐留,優化小區覆蓋范圍
業務波束下傾角:由機械下傾角和可調電下傾確定,調整業務信道傾角影響用戶RSRP和速率
機械下傾:
由機械調整決定的下傾角,同時對公共波束和業務波束進行調整,調整范圍為:-20~20°。
預置電下傾:
考慮典型的應用場景,為支持更大的有效范圍范圍,5G AAU單元陣子會考慮預置一定度數的下傾。
天線預置下傾角是單TRX預置電下傾,對于廣播波束,預置下傾僅影響數字傾角調整范圍和最大增益,不影響實際控制信道傾角度數(僅取決于數字權值);對于業務波束,影響影響可調電傾角調整范圍和業務包絡最大增益;單TRX預置下傾角為3°。
可調電下傾:
電下傾角是通過改變天線振子的相位,改變垂直分量和水平分量的幅值大小,進而改變合成場強的強度,從而使天線的方向圖整體下傾;
對于廣播波束,可調電下傾僅影響數字傾角調整范圍和最大增益指向,不影響實際控制信道傾角度數(僅取決于數字權值);對于業務波束,可調電下傾決定了業務信道傾角指向;當數字權值導向矢量、可調電下傾和預置電下傾指向相同時,業務信道包絡獲得最大增益
波束數字下傾
通過參數配置調整控制信道波束下傾角度,支持以1°為粒度,整體調整控制信道波束下傾角。對于場景1、4、5的波束支持數字傾角調整,其它場景波束由于垂直掃描范圍已經達到上限,不支持遠程調整數字下傾角。
5G下傾角規劃原則
原則1:以PDSCH覆蓋最優原則,PDSCH傾角最優原則
原則2:控制信道與業務信道同覆蓋原則,默認控制信道傾角與業務信道傾角一致
原則3:新建5G站點時,以波束最大增益方向覆蓋小區邊緣,垂直面有多層波束時,原則上以最大增益覆蓋小區邊緣。
原則4:對于已有3G/4G網絡運營商,預規劃時共站比例都很高, LTE下傾的規劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區邊緣,以控制小區覆蓋范圍,抑制小區間干擾。5G站點時,以波束最大增益方向覆蓋小區邊緣。
?業務信道下傾的規劃原則:4G機械下傾+電下傾=5G機械下傾+可調電下傾+2°
?控制信道下傾的規劃原則:4G機械下傾+電下傾=5G機械下傾+數字下傾+2°
原則5:傾角調整優先級:設計合理的預置電下傾->調整可調電下傾->數字下傾->調整機械下傾。
5G方位角規劃
5G方位角定義:按照外包絡3dB水平波寬中間指向定義。
拉網路測場景
5G建網初期可能覆蓋目標主要是拉網路測,拉網路測場景的目標是街道覆蓋最優,由于存量3G/4G站點的方向角均為瞄準連續組網設置,因此不能簡單和3G/4G共方向角,方向角規劃需要專門瞄準街道覆蓋。
連續組網場景
對于已有3G/4G網絡運營商,預規劃時共站比例都很高,初始方位角設置一般客戶都要求參考現網3G/4G天線指向。
對于預規劃時共站比例低的已有3G/4G網絡或新興的運營商,初始天線指向考慮標準指向(三葉草形狀)。方位角初始考慮采用 30°/150°/270°的天線指向,以盡可能避免長直街道帶來的波導效應。
天線方位角的設計應從整個網絡的角度考慮,在滿足覆蓋的基礎上,盡可能保證市區各基站的三扇區方位角一致,局部微調。
城郊結合部、交通干道、郊區孤站等可根據重點覆蓋目標對天線方位角進行調整。
天線的主瓣方向指向高話務密度區,可以加強該地區信號強度,提高通話質量;演示場景,天線主瓣方向盡量指向街道,提升拉網信號質量。
異站相鄰扇區交叉覆蓋深度不宜過深,盡量避免對打;
一般同基站相鄰扇區天線方向夾角不宜小于90°。
為防止越區覆蓋,密集城區應避免天線主瓣正對較直的街道。