大唐移动5G大规模多天线测试解决方案

2018-03-12 16:59

随着3GPP5G标准NSA方案的正式发布，5G NR相关商用产品的开发工作已经加快，2018年将是5G标准确定和商用产品研发的关键一年。当前，5G正处于标准确定的关键阶段，国际标准组织3GPP将于今年6月份完成5G SA第一版本国际标准。我国于2016年初率先启动了5G研发和试验，目前已经进入第三阶段研发试验，将推动5G系统设备基本达到预商用水平。

作为5G的关键技术之一，大规模多天线技术，是在基站收发信机上采用超大规模天线阵列（比如数百个天线或更多）实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。相比于传统的单／双极化天线及4／8通道天线，大规模天线技术能够通过不同的维度（空域、时域、频域等）提升频谱效率和能量的利用效率；3D赋形和信道估计技术可以自适应地调整各天线阵子的相位和功率，显著提升系统的波束指向准确性，将信号强度集中于特定指向区域和特定用户群，在增强用户信号的同时可以显著降低小区内干扰、邻区干扰，是提升用户信号SINR的绝佳技术。

如何评价大规模多天线技术，针对协议上有关大规模多天线技术的设计及算法，采用什么样的测试指标和测试方法；怎样衡量大规模天线系统整体性能，大规模量产时整体的系统怎样验证；大规模天线系统在不同应用部署场景下，各种场景下性能如何验证；都是需要从测试角度充分考虑的问题。凭借在5G技术及测试领域的积累和优势，大唐移动在大规模多天线测试方面取得了较多的进展。

协议设计测试

在5G NR协议中为了提高覆盖的性能在不同的传输信道定义了不同的下行导频，针对不同用户使用不同的DMRS，同时定义了多种多端口CSI－RS专门用于信道质量测量和预编码码本的计算。在上行信道也采用相同的思想，定义不同用户的DMRS和多端口SRS用于信道质量的测量和预编码码本的计算。天线数增多后，业务信道的覆盖通常能满足要求，而控制信道的能力并不会随着天线数增多而增强，因此控制信道的覆盖将会成为系统性能的瓶颈。在NR系统中，针对控制信道引入了波束扫描增强覆盖的技术。在大规模多天线中，需要选择合适的波束扫描的宽度和频率，进行波束管理和波束跟踪。在不同用户位置和信道环境下，需要验证基站采用何种码本发送和接收，采用发送几端口导频才能使用户之间干扰很小，导频占用开销尽量少，频谱效率最优。针对上述问题，大唐移动提出了对应的测试策略。

1．进行上行导频和预编码测试，通过移相系统或者信道模拟系统，远中近点用户构造不同用户间干扰及多径信道对不同端口的SRS发送方案和上行预编码版本的计算，进行导频开销、码本计算准确性测试。

2．进行下行导频和预编码测试，验证不同端口的CSI－RS发送方案和下行预编码码本的计算，进行下行测量导频开销、码本计算准确性测试。

3．进行波束扫描的测试，通过移相系统或者信道模拟系统，模拟用户的不同位置和不同的运动方向，水平＋垂直运动，确认不同的用户接收到理论应该接收的波束，同时进行覆盖增强的增益的测试。

关键算法性能测试

在现有的一体化系统的架构下，大规模多天线系统的基站研究的方向主要包括：基站天线架构设计、物理层信号检测、物理层信道估计；MU－MIMO配对算法、用户调度和资源分配策略等。随着天线数的增多，大规模多天线的性能将会趋于平缓，天线趋于很多时，信道之间趋于正交，此时可以使用多用户复用（MU－MIMO）。MU－MIMO技术的核心是信道估计和多用户配对算法。快速有效的信道检测与估计；根据场景和应用，选择合适的多用户配对算法进行物理资源的调度和资源分配。针对以上这些关键算法的研究，需要进行相应的验证测试。

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