【无标题】中国电信5G技术大规模天线技术

承载网演进策略

承载网网络演进策略如下:

  • 5G 承载网应遵循固移融合、综合承载的原则和方向,与光纤宽带网络的 建设统筹考虑,将光缆网作为固网和移动网业务的统一物理承载网络, 在机房等基础设施及承载设备等方面尽量实现资源共享,以实现低成本 快速部署,形成中国电信差异化的竞争优势。
  • 承载网络应当满足 5G 网络的高速率、低时延、高可靠、高精度同步等 性能需求,灵活性强,支持网络切片。
  • 在光纤资源充足或 CU/DU 分布式部署的场景,5G 前传方案以光纤直连 为主,应采用单纤双向(BiDi)技术;当光纤资源不足且 CU/DU 集中部 署时,可采用基于 WDM 技术的承载方案,具体包括无源 WDM、有源 WDM/M-OTN、WDM PON 等。
  • 对于 5G 回传,初期业务量不太大,可以采用比较成熟的 IPRAN,后续 根据业务发展情况,在业务量大而集中的区域可以采用 OTN 方案,PON 技术在部分场景可作为补充。初期基于已商用设备满足 5G 部署需求, 逐步引入 SR、EVPN、FlexE/FlexO 接口、M-OTN 等新功能,回传接入 层按需引入更高速率(如 25G/50G)接口;中远期适应 5G 规模部署需 求,建成高速率、超低时延、支持网络切片、基于 SDN 智能管控的回传 网络。

5G关键技术与组网方案

NR新空口技术

NR 空口协议层的总体设计基于 LTE,并进行了增强和优化。用户面在 PDCP 层上新增 SDAP 层,PDCP 和 RLC 层功能进行了相关优化以降低时延和增强可 靠性。控制面 RRC 层新增 RRC_INACTIVE 态,利于终端节电,降低控制面时 延。在物理层,NR 优化了参考信号设计,采用了更为灵活的波形和帧结构参数, 降低了空口开销,利于前向兼容及适配多种不同应用场景的需求。

LTE 业务信道采用 Turbo 码,控制信道采用卷积码。NR 则在业务信道采用 可并行解码的 LDPC 码、控制信道主要采用 Polar 码。NR 采用的信道编码理论 性能更优,具有更低时延和更高吞吐量等特点。

与 LTE 上行仅采用 DFT-S-OFDM 波形不同,NR 上行同时采用了 CP-OFDM 波形和 DFT-S-OFDM 两种波形,可根据信道状态自适应转换。CP-OFDM 波形是 一种多载波传输技术,在调度上更加灵活,在高信噪比环境下链路性能较好,可 适用于小区中心用户。

类似 LTE,NR 空口支持时频正交多址接入。目前也在研究非正交多址接入 技术,以进一步增强系统容量。

相比于 LTE 采用相对固定的空口参数,NR 设计了一套灵活的空口参数集, 通过不同的参数配置,可适配不同应用场景需求。不同的子载波间隔可实现长度 不同的 slot/mini-slot,一个 slot/mini-slot 中的 OFDM 符号包括上行、下行和灵活 符号,可半静态或动态配置。

NR取消了 LTE空口中的小区级参考信号 CRS,保留 UE级的参考信号 DMRS、 CSI-RS 和 SRS,并针对高频场景中的相位噪声,引入参考信号 PTRS。NR 主要 的参考信号仅在连接态或有调度时传输,降低了基站的能耗和组网干扰,其结构

更适合 Massive MIMO 系统多天线端口发送。

从 3GPP 协议来看,NR 的空口设计十分灵活,但考虑设备实现和组网复杂 度,在实际部署中应根据应用场景和频率资源,从空口协议中裁剪出一个简洁可 行的技术方案

大规模天线技术

5G 基站天线数及端口数将有大幅度增长,可支持配置上百根天线和数十天 线端口的大规模天线阵列,并通过多用户 MIMO 技术,支持更多用户的空间复 用传输,数倍提升 5G 系统频谱效率,用于在用户密集的高容量场景提升用户体 验。大规模多天线系统还可以控制每一个天线通道的发射(或接收)信号的相位 和幅度,从而产生具有指向性的波束,以增强波束方向的信号,补偿无线传播损 耗,获得赋形增益,赋形增益可用于提升小区覆盖,如广域覆盖、深度覆盖、高 楼覆盖等场景。

大规模天线波

束赋形

模块化大规模

天线

图 2:大规模天线技术与试验
大规模天线阵列还可用于毫米波频段,通过波束赋形、波束扫描、波束切换等技术补偿毫米波频段带来的额外传播损耗,使毫米波频段基站能够用于室外蜂 窝移动通信。大规模天线还需要采用数模混合架构减少毫米波射频器件数量,降 低大规模天线器件成本。

大规模天线在提升性能的同时,设备成本、体积和重量相比传统的无源天线 也有明显增加,中国电信从运营商角度出发,针对大规模天线体积大、重量重, 测试和部署维护难度大等问题,主导完成业界首个模块化大规模天线样机的研发 和测试。大规模天线模块化后易于安装、部署、维护,预期能够降低运营成本, 并且易于组成不同天线形态用于不同应用场景。目前 3GPP 组织在 5G NR 标准 化中已经完成了针对模块化形态的大规模天线码本设计,后续将继续推动技术产业化。中国电信将结合实际部署场景和需求,在热点高容量地区优选采用较高端 口数(64 端口)的天线设备提升系统容量;同时,因为 192 振子较 128 振子设 备在覆盖上能提升约 1.7dB,优先选择 192 天线振子的大规模天线设备。

参考资料

GB/T 20274.4-2008 信息安全技术 信息系统安全保障评估框架 第4部分:工程保障

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