Page 34 - 网络电信2019年11月刊下

光 通 信

5G大规模天线系统架构探讨

中国信科集团武汉虹信公司

摘要：针对第5代移动通信的关键技术之一——大规模阵列天线，提出一种天线系统架
构，包括密集辐射阵、功分网络、耦合校准网络、盲插型连接器和收发单元。并对5G大规模天
线系统的每个组成部分进行详细介绍，对在技术开发过程中会遇到的技术难题提出解决措施建
议,在此基础上，探讨后续5G大规模天线的发展趋势和优化方向。
关键词：5G 大规模天线 系统架构

人类社会对信息数据传输的巨大需求推动着通信技术的 元模块之间的横、纵向间距决定了大规模天线整机的增益。
不断向前发展，每一次移动通信的升级，对应了下行速率约10 耦合校准网络由多路耦合度一致的定向耦合器多级功分合路构
倍的提升。作为5G关键技术之一的大规模天线技术，在基站端 成，每一组定向耦合器对应一组射频通道，实现对该射频通道
布置几十甚至上百个天线规模的天线阵，通过波束成形（beam 的幅相信息进行精确检测。耦合校准的网络的作用就是对收发
forming)技术，构造朝向多个目标客户的不同波束，并有效减 单元发送到每个射频通道的信号源幅相信息进行监控，如某个
少各个波束之间的干扰，这种对空间资源的充分挖掘，可以有 通道的幅相检测值偏离了预设值，则通过系统算法重新调整收
效利用宝贵而稀缺的频带资源并且几十倍地提升网络容量[1- 发单元的发射功率和相位。这样，整个5G天线系统的工作原理
3]。目前，针对5G大规模天线的研究还未形成统一的行业标准 就是，天线射频通道（包括多个辐射单元组成的单元模块）实
或国家标准，处于定制化开发满足5G系统应用时期，产品形态 现无线传输信号的收发；收发单元实现对射频通道RF信号发射
和方案等各有不同。本文作者根据多年的研究成果，提出一种 和接受；耦合校准网络实现对收发单元发射到每个射频通道的
工作于Sub-6G的5G大规模天线的系统架构，并对其各系统组成 发射功率和相位的监测；这样，系统赋型算法通过调节收发单
部分进行介绍。 元激励到每个单元模块（射频通道）的幅相权值配置实现大规

图1 5G大规模天线系统架构图
一、5G大规模天线系统结构
如图1所示，展示一种5G大规模天线系统架构，包括密集辐
射阵、功分网络、耦合校准网络、盲插型连接器和收发单元。
密集辐射阵由若干双极化辐射单元按照一定的横向间距和纵向
间距组阵。为减低密集组阵的互藕影响，提升各射频通道的方
向图一致性和端口隔离度，密集辐射阵中设计有去耦装置。功
分网络将每个单元模块包含的一组若干辐射单元进行激励和幅
相配置，每组功分网络激励的辐射单元个数、辐射单元间距决
定了单元模块增益。射频通道包括单元模块、功分网络和盲插
型连接器。在射频通道数确定的情况下，单元模块的增益，单

16 网络电信 二零一八年十一月