关于5G基站的相关资讯

作者 : 富上电子发布时间 : 2019-08-19

5G基站是5G网络的核心设备，基站的架构、形态直接影响5G网络的部署策略。在目前的技术标准中，5G的频段远高于当前的2G和3G，5G频段的特点也决定着在达到3G覆盖质量的情况下，5G的基站密度将更高。

建设现状

5G技术虽然没有大规模商用，但是在美国、日本、欧洲以及中国开始部署于大中城市，比如我国的上海、深圳、杭州等，已经开始小规模部署5G基站，提供5G通信传输服务。5G基站采用了多输入多输出、高频通信、超密组网等技术，加大了天馈系统的安装难度，同时还增加了基站点数量，因此5G基站建设过程中环境评估评测成为一个重要的内容。目前，我国工信部开始在一线城市选择部署5G网络，预计到2020年，5G基站建设将会在全国范围内迅速开展，中国移动、中国电信和中国联通已经各自公布了5G商用计划，并且率先在深圳和雄安新区部署5G网络，进一步加速了5G商用发展。

逻辑架构

5G基站主要用于提供5G空口协议功能，支持与用户设备、核心网之间的通信。按照逻辑功能划分，5G基站可分为5G基带单元与5G射频单元，二者之间可通过CPRI或eCPRI接口连接。

5G基带单元负责NR基带协议处理，包括整个用户面（UP）及控制面（CP）协议处理功能，并提供与核心网之间的回传接口（NG接口）以及基站间互连接口（Xn接口）。

5G射频单元主要完成NR基带信号与射频信号的转换及NR射频信号的收发处理功能。在下行方向，接收从5G基带单元传来的基带信号，经过上变频、数模转换以及射频调制、滤波、信号放大等发射链路（TX）处理后，经由开关、天线单元发射出去。在上行方向，5G射频单元通过天线单元接收上行射频信号，经过低噪放、滤波、解调等接收链路（RX）处理后，再进行模数转换、下变频，转换为基带信号并发送给5G基带单元。

关键技术

5G基站建设组网多采用混合分层网络，这样就可以保证5G网络的易管理、可扩展、高可靠性，能够满足5G基站的高速数据传输业务。同时由于5G主要是实现数据业务传输，因此5G基站需要适应高楼大厦、河流湖泊、山区峡谷的复杂应用环境，为了保证5G基站建设的良好性和完整性，下文简要介绍5G基站建设的关键技术。

MR技术

MR是一种无线通信环境评估技术，其可以将采集到的信息发送给网络管理员，由网络管理员评判报告的价值，以便能够优化无线网络通信性能。MR技术应用包括覆盖评估、网络质量分析、越区覆盖分析、网络干扰分析、话务热点区域分析和载频隐性故障分析。MR可以渲染移动通信上下行信号强度，发现网络覆盖弱盲区，不但客观准确，还可以节省大量的时间、资源，能够及时发现网络覆盖问题，为网络覆盖优化提供进一步的依据。MR可以实现24小时×7天实时数据采集，完成上下行无线网络质量分析，反映全网通话质量的真实情况，提高全网通话后续数据支持。无线网络建设时，如果越区覆盖范围过大，将会干扰其他小区通信质量，MR可以直观地发现小区覆盖边界，判断是否存在越区覆盖，调整无线网络结构。话务热点区域分析可以实现话务密度、分布和资源利用率指标分析，实现关联性综合分析，制定容量站点、扩容站点的精确规划。

64QAM技术

64QAM能够合理的提升SINR，针对5G网络进行科学规划和设计，降低5G网络部署的复杂度，可以降低重叠覆盖引起的同频干扰及弱覆盖问题，在满足5G网络广覆盖的要求下，增加覆盖的深度，提升5G网络的综合覆盖率，从而实现热点区域连续覆盖、无缝覆盖，不仅能够让更多的用户接入到5G网络，同时还可以享受到高质量的通信服务。64QAM在5G网络通信中的应用分为两个步骤，分别是调制和解调。64QAM调制过程如下：64QAM能够将输入的6比特数据组成一个映射；多电平正交幅度调制生成一个64QAM中频信号；并串转换，将两路并行码流改变为一路串行码流，可以增加一倍速率，码流从2进制改变为8进制，接着可以输出调制而成的RF信号。64QAM解调过程如下：5G网络传输信号时，由于受到自然环境或载波自身限制，信号传输难免受到噪声干扰导致信号发生畸变，如果畸变很小则可以直接判断为0或1，如果畸变比较严重，无法直接判断信号，就可以采用硬判决和软判断方法，准确、快速的识别信号。

抗干扰技术

5G网络基站建设时需要部署大量的无线设备，这些无线设备的数量非常多，安装部署地点也非常复杂，彼此之间就会产生相互干扰问题，造成干扰的原因主要包括设备本身存在故障，5G网络运行时频道经常发射错误的信号，影响自身信号质量；5G网络设备安装与配置严重不规范，影响5G信号发射的灵敏度。目前，5G网络干扰主要是指无线电干扰，这些干扰包括互调干扰、带外干扰。因此5G基站建设时，设计、施工人员需要从源头上解决信号存在干扰的问题，既可以保障信号的稳定性，也可以大大地提高控制管理效率。具体地，首先对基站无线电发射设备进行全电磁检测，将可能的将设备自身造成的干扰降到最低；其次是定期加强对发电设备的检查，一旦发现问题就及时进行处理，进而减少信号存在的干扰。

大规模MIMO技术

多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术，亦称为多天线技术,通过在通信链路的收发两端设置多个天线而充分利用空间资源，能提供分集增益以提升系统的可靠性，提供复用增益以增加系统的频谱效率，提供阵列增益以提高系统的功率效率，近20年来一直是无线通信领域的主流技术之一。目前，MIMO技术已被第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project，3GPP)的LTE/LTE-Advanced与电气电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)的WiMAX等4G标准采纳。但是，现有4G系统基站配置天线数较少(一般不超过8)，MIMO性能增益受到极大限制。针对传统MIMO技术的不足，美国贝尔实验室的Marzetta于2010年提出了大规模MIMO(Massive MIMO或Very Large MIMO)概念。在大规模MIMO系统中，基站配置数十至数百个天线，较传统MIMO系统天线数增加1～2个数量级；基站充分利用系统的空间自由度，在同一时频资源服务若干用户。

传统MIMO到大规模MIMO的演变是一个从量变到质变的过程。由于大规模MIMO的基站天线数和空分用户数较传统MIMO有数量级增加，两者在无线通信基本原理与具体方法上既有相同之处也存在较大差异。近几年，在大规模MIMO的基础理论、信道测量与建模、信道信息获取、无线传输、实验和测试等方面已取得了丰硕成果。大规模MIMO已通过了较为理想的实验室验证和更接近实际的外场测试，并获得了符合预期的巨大性能增益。今后，各研发机构还会进一步开展组网验证，为大规模MIMO未来在5G系统的商用奠定良好基础。

测试方案

5G移动通信技术能够满足人们对于高速、大容量、高可靠、低时延等快速增长的移动通信业务的需求。而大规模MIMO有源天线技术作为5G移动通信的关键技术之一，它可以通过空间复用大幅度提升频谱利用效率，结合新型编码技术可以大幅度提升通信系统容量和通信速率。因此，大规模MIMO有源天线技术是目前5G移动通信基站所普遍采用的技术，但随之而来的便是5G基站天线如何进行测试的问题。

对于传统基站而言，天线与RRU（Radio Remote Unite，射频远程单元）是相互分离的，他们之间通过射频线缆连接，相对独立，性能互不影响，其各自的性能可以分别通过独立测试进行检验。天线的辐射性能测试可以在微波暗室通过远场或近场方式完成，无源天线的远场或近场测试均是目前测试天线性能所广泛采用的成熟的测试方法。RRU的射频指标可以在实验室通过传导方式测量。

参考传统基站测试方式，很容易提出把有源天线系统拆分成无源天线阵列和RRU两部分分别进行天线辐射性能测试和射频传导测试的方案。事实上，根据实验室测试经验，“无源天线阵列+功分网络+信号源”所测得的波束赋形方向图与5G基站有源天线一体化OTA（Over the Air，空口辐射）测试的结果并不一致。“RRU+耦合板”的射频性能传导测试结果与一体化OTA测得的射频辐射指标也存在差别。原因在于对于5G基站天线而言，天线与RRU集成在一起，一方面电磁耦合、有源驻波等干扰因素不能完全消除；另一方面，有源天线的校准及幅相加权是通过各个射频通道上的一系列有源器件配合完成的，与无源天线阵列通过无源的功分网络来进行幅相加权的方式差别很大。所以对于采用了大规模MIMO有源天线技术的5G基站而言，一体化OTA测试方式才能有效反映其性能指标。尤其到了毫米波频段，频段更高，设备尺寸更小，电磁干扰问题更加突出，拆分测试将会非常困难，只能采用一体化OTA测试方案。

2017年12月冻结的3GPP 5G新空口协议中已经写入了关于5G基站的所有射频性能指标的OTA测试规范，这意味着5G基站天线一体化OTA测试将会成为5G基站硬件性能测试的主要方案。然而目前射频指标的OTA测试却仍面临着诸多困难。