中国移动继续推动5G天线成熟

日前，由中国通信学会主办，天线系统产业联盟承办的“2020 5G通信与天线产业技术报告会”在北京召开。会上，包括中国工程院院士、天线系统产业联盟主席、天线与射频技术委员会名誉主席段宝岩，国家信息中心电子政务中心处长刘增明，三大运营商专家，华为、京信等天线产业链厂商，以及院校专家纷纷就5G时代丰富场景下的天线需求、解决方案以及未来天线技术的演进进行了分析和探讨。

今年，5G发展如火如荼。工信部最新数据显示，截至今年10月，我国已累计开通5G基站超过70万个，终端连接数超过1.8亿个。取得这一成绩，除了来自“新基建”政策的推动，还有整个通信产业链的支撑。作为移动通信的关键一环，天线承担着网络覆盖的重任，可以说天线是5G新基建的重要组成部分，也是无可替代的部分。

中国工程院院士段宝岩指出，天线技术的发展仍有很大的空间，当前天线正向着小型化、轻量化、多频化、集成化、智能化的方向发展。与此同时，除了现阶段谈的较多的地面基站天线外，还有面向未来的空天地一体化网络的天线。“因此需要各方形成合力，推进并引领天线技术向前发展，助力我国通信事业发展，天线系统产业联盟成立的初衷也是如此。”

运营商悉数登场，共话5G天线需求

5G作为“新基建”的排头兵，以其大带宽、低时延、大连接的特性，从一开始就被赋予了构建万物互联的历史使命，从而加速全社会数字化转型的进程，助力我国数字经济的发展。国家信息中心电子政务中心处长刘增明表示，“新基建”将成为构建数字化生态的坚实“底座”，为数字经济的发展增添动力，从而促进产业链高效协同，有力支撑产业基础高级化和产业链现代化。

中国移动研究院高级专家刘亮从标准化的角度，对3GPP R16演进关键技术进行了解读，并对R17进行了展望。刘亮表示，R16标准设计目标基本达成，实现了增强移动带宽、海量机器类通信、超高可靠低时延通信“能力三角”的夯实和扩展，并在此基础上进一步优化网络运维效率。对于R17，需要向能力精细化，业务外延化以及网络智能化方向发展。

作为5G网络的最终建设方，运营商对当前天线与射频系统的需求和挑战最有发言权。中国移动设计院网优业务部副总经理高峰指出，虽然在5G AAU一体化的建设中，天线的独立特征有所弱化，但是随着移动通信向高低频协同发展，即B5G、6G、毫米波等应用的展开，天线的作用更加凸显。就目前而言，天线领域面临四大挑战，一是移动通信系统理论体系和天线基础理论体系的融合发展；二是天线向小型化、场景化发展；三是天线有源智能化、平台化方向发展；四是天线新材料的工业化是实现天线技术革命的催化剂。

中国电信研究院AI中心高级专家李艳芬指出，为了满足5G的不同需求场景以及能力要求，需要引入Massive MIMO这一关键技术。不过这也带来了天线波束管理、波束配置，能耗，以高低频协同组网等挑战。因而，基于4G/5G协同发展、5G多频组网、智简天面架构演进趋势，5G宏站天线应向着小型化、多频化、集成化、智能化方向发展。此外，5G时代现网为有源天线和无源天线共存，无源设备主动检测、诊断并及时定位仍然是关键问题。

中国联通研究院无线中心三室主任张涛认为，5G网络须根据用户业务覆盖与速率的需求，协同高、中、低频率，形成高效协同的分层覆盖，中国联通当前重点推动2.1GHz+3.5GHz 5G高低频协同覆盖，实现网络的弹性覆盖。同时，为了应对4G和5G网络的长期共存，通过动态频率共享（DSS）技术，提高频谱利用效率，实现4G/5G系统容量的弹性调整。另外，面向室内应用场景，持续推进5G微站向云化、融合化、开放化方向演进，创新智享上行和室内分布式Massive MIMO技术方案，提升室内业务能力。具体到天馈系统，应朝着定位感知、嵌入式RCU、智能化运维、集束接头、有源无源一体化、场景化特型天线等方向持续演进。

面向实际落地场景，迎来新挑战

中国移动安徽公司网优中心总经理田磊基于现网的实践，展望了5G天线系统的发展。据介绍，通过创新建设方案、精准波束优化助力安徽公司网络提升。在工程建设中的应用创新包括天馈融合、定义美化罩5G建设标准，动滑轮方式吊装试点，刀片式交转直应用。同时探究波束赋形优化提升驻留和质量两项能力。

面向未来的多频段、多应用、多层次组网。工程建设方面，深度精简天面应用，2.6G以下多频段天馈合并，降低天面资源使用，当前业界已有900M/1800M/FA/2.6G频段天线合入能力，但缺少对于Massive MIMO的合入；挖掘4.9G覆盖能力提升手段，持续做厚网络，提升用户感知，不过当前4.9G覆盖弱于3.5G，业界暂无解决方案。

网络优化方面，需要更大的可调范围，支撑“全量远程优化”，降低上站比例，但是电调范围有限，各厂家能力存在差异；更窄的波束，结合跨站联合计算，支撑“灵活时隙配比”的应用，适应不同业务需求，但当前，上下行配比不同的小区间严重干扰，影响5G性能；更多的流数，支撑更大容量需求，当前受限于天线工艺能力，下行最大波束流为16流；基于智能天线，通过权值的动态调整，降低网络干扰，虽然R16引入远端基站干扰管理，但解决方案受限。

面向具体的智能铁路应用场景，北京交通大学教授官科介绍，5G-R发展的目标定位是实现智联万物、赋能万物、助力铁路高质量发展。一方面，5G-R的发展要覆盖铁路车、机、工、电、辆、供电等各部门共“三大类61类”业务需求；另一方面，5G-R的发展要覆盖铁路沿线、隧道、车站、站场、室内、车厢等全部铁路通信场景；再一方面，5G-R的发展要支持终端同时进行车地通信、车车通信、物联网等全部业务链接。

而对于5G-R设计核心关键点，要以智能调度指挥与列车控制为核心，支撑智能建造、智能装备、智能运营、智慧出行、智慧物流等智能/智慧应用。同时还要兼顾与其他通信网络的智能协同，实现全业务、全场景、全链接的一体化设计。实现这些核心关键点需要具备三项关键能力，即自动小区规划、精确站址规划、容量仿真规划；以及一项关键技术，即高性能射线跟踪。对于5G-R线性覆盖场景，官科认为，龙伯透镜天线具备一定的应用潜力。

中国移动设计院高级专家赵培指出，电磁环境日益复杂，网络底嗓已日渐抬升到较为严重的程度，同时天线及无源器件品质合格率较低，使得移动通信PIM研发成为热点。目前，从学术界及工业界来看，我国移动通信领域PIM的研究及实践已接近全球先进水平（美国、北欧）。5G时代，移动通信领域PlM的测量与诊断，还面临着仪表小型化、便携化以及非接触式测量的挑战。700M及微波引入后，还会对工艺设计及测量仪表提出新的挑战。

产学研齐发声，推动5G天线成熟

面对天线的新需求和未来演进的方向，天线产业链有着怎样的思考。华为技术有限公司高级专家何骏涛表示，中频TDD大带宽M-MIMO已成业界共识，构筑起连续大带宽的体验。不过中频TDD面临天面资源限制，C位被占；人工操作限制，铁塔承重限制；叠加建网，总能耗提升等挑战。

因此，天线需要向极简天面，轻量化，高效率发展。极简天面方面，华为推出天线1+1 2.0理念，以5G为核心，提供更好的5G性能，业界首创系列Balde AAU，使能单天面极简部署。同时通过电磁透明技术，使能1+1天线面向未来灵活组合。轻量化/高效率方面，探索新材料、新工艺、新结构。

面向5.5G，根据定义的UCBC上行超带宽、RTBC带宽实时交互以及HCS通信感知融合三大场景，也对天线提出的新的需求和挑战。何骏涛强调，5G时代，将是天线质变的开始，出现了Massive MIMO天线，未来5.5G、6G一定会有更多形态，更高性能的天线出现。

京信通信技术有限公司天馈事业部副总经理林学进表示，小型化、轻量化、多频段、集成化是5G天线技术的演进方向，而为了满足铁塔、站点对天线的体积、重量等要求，小型化技术是基础。5G时代天线主要有三种形态，即4G/5G融合BSA、AAS以及A+P一体化融合天线。这些天线的关键技术演进方向，林学进提出了几点建议，一是辐射单元及阵列组阵要向空间复用、合路复用、透波及去耦方向持续演进；二是传动及控制系统要向单电机/双电机多路传动系统、工参测量与监控技术等演进；此外还需要引入新材料和新工艺。

东南大学教授马慧锋从超构材料在天线中应用的角度，阐述了东南大学在等效媒质超材料、人工表面等离激元超材料以及信息超材料在天线中的探索研究和实践，助力超构材料的实际应用，满足场景化需求。

移动通信的发展，除了标准先行之外，测试同样需要走在前面。中国信息通信研究院西部分院高级专家向罗勇指出，5G采用大规模阵列天线，如果仍然采用4G天线的测试方法，测试效率极低。为解决幅相配置繁琐的问题，在测试中采用程控移相系统等设备，有效的解决了广播、业务波束测试效率低的问题。此外，业界普遍认为，车联网将成为5G的重要应用场景，传统测试汽车天线方式存在明显缺陷，采用移动通信天线行业逐渐兴起的球面近场测试方式，能够解决汽车上大多数天线测试问题。

5G已规模部署一年，回顾这一年，在具体实践过程中，新业务、新网络、新技术，给5G网络建设，维护带来全新的挑战。为了实现5G的高效、低成本建设，天线技术还需要持续向前演进升级，特别是在场景分类、天面重构、资源共享、能源效率等领域，在这一过程中需要产学研用各方通力合作，共同探讨技术方案的可行性。
责任编辑:pj