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中国移动：从需求到实践-6G超大规模天线的技术演进（19页）.pdf

编号：146064

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中国移动：从需求到实践-6G超大规模天线的技术演进（19页）.pdf

1、从需求到实践:6G超大规模天线的技术演进中国移动金婧2 0 2 3 年 9 月 2 6 日目录23分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求沉浸式云XR、全息通信、数字孪生等6G新业务的出现对网络性能指标提出了更高的要求如100Gbps级别的峰值速率、10100Gbps的用户体验速率、相比5G有23倍的谱效提升等，MIMO技术如何演进才能适配上述的极致性能需求？新业务、新场景驱动新的需求体验面向6G新的场景和需求，多天线技术仍将发挥最重要的作用6G典型场景6G网络关键能力目录43分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求集中式MIMO的发展现状3G

2、Smart Antenna初步探索MIMO能力4G标准支持最高8通道5G标准及商用最高支持64通道从MIMO到Massive MIMO部署与维护成本高组网性能无法满足6G极致要求部署、维护和功耗成本均随天线数的增加而增加24663040008T32T64T 设备功耗现网宏站对密集场景及室内覆盖场景仍有性能瓶颈，尤其是FR2频段的应用并不理想，面向未来6G的极致性能要求还需持续演进从3G到5G时代，天线规模发生了显著的变化，5G超大规模天线技术具有许多优势，但面向6G的极致性能要求还需持续演进【减成本降功耗】新形态阵列和架构设计考虑新材料、工艺的引入，设计新型阵列形态和M

3、IMO架构，实现更低的成本、功耗p 把天线阵元在一定孔径上稀疏布置，用较少的天线数达到与均匀阵类似的性能p 均匀阵天线数越多，可稀疏的比例越高，可达50%+，而性能可以达到接近均匀阵的水平p 优势：简化结构，降低造价面向商用化的高性价比天线架构设计（性能-成本-复杂度等折中）数字通道模拟部分移相器Analog BF 1Digital BF 1UE1UE2UE3UE4p 高性价比MIMO系统架构，包括：射频与通道连接方式、数模混合架构向全数字架构演进、近场模型影响等p 达成性能-成本-复杂度的折中稀布阵天线架构设计【减成本降功耗】新形态阵列和架构设计考虑新材料、工艺的引入，设计新型阵列形态和M

4、IMO架构，实现更低的成本、功耗基站智能反射面控制反射面p 将原有自然不可控电磁传播环境变为人为可控的电磁传播环境p 潜在应用场景：小区边缘覆盖提升，上行增强，室内覆盖增强，小区容量增强/热点增流等p 优势：低成本、低功耗、易部署基于新型电磁超材料的阵列设计小间距天线/全息MIMO研究p 通过减小天线间距，提升天线口径效率p 初步仿真结果表明：小规模阵列（4天线、8天线）可以以更小的阵列尺寸达到与传统MIMO相近的信道容量p 优势：体积小，能效高，可应用于终端、小站【提性能扩覆盖】中低频段超大规模MIMO6-7GHz频段作为未来6G网络的主要工作频段，其信道特性对超大规模MIMO组网提出新挑战

5、随着部署频段的不断升高，基站覆盖距离越来越小，如何在相同站址数，基站能耗不明显增加的情况下，尽可能保证和5G相同的覆盖性能覆盖问题9275702004006008000160018002.6GHz 3.5GHz4.9GHz6GHz覆盖性能单位：mPDSCH PUSCH192天线阵子，100M带宽，PL计算模型：UMa随天线规模提升而出现边际效应小区平均谱效增益边缘用户谱效增益 2.6GHz，BW=100M，ISD=500m天线数与谱效关系非线性，单纯增加天线数无法有效提高频谱效率，同时还要考虑实际现网中对面板尺寸的要求56.8

6、150.3624.8400Performance gain(%)32(4v8h)vs16(4v4h)64(4v16h)vs32(4v8h)128(8v16h)vs64(4v16h)41.3360.917.75007032(4v8h)vs16(4v4h)64(4v16h)vs32(4v8h)128(8v16h)vs64(4v16h)【提性能扩覆盖】中低频段超大规模MIMO 多维度拓展超大规模MIMO潜力，挖掘组网性能上限AI使能低功效高谱效融合设计、简化信道反馈方案，提升MIMO信道反馈方案的多场景泛化性能探究超大规模天线更灵活的部署方案，包括集中式与

7、分布式的融合、传统天线与新型天线的融合、多频段融合等超大规模天线下波束赋型管理、近场的测量与码本设计增强近场近场远场远场球面波球面波平面波平面波瑞利距离瑞利距离2?/?【提性能扩覆盖】毫米波频段大规模MIMO 面向FR2频段的毫米波组网，5G时代的实践经验并不成熟国外商用5G毫米波的可用性偏低，产业发展并不成熟，毫米波商用之路仍有很大挑战5G商用性能有很大提升空间图片来源：Opensignal问题和挑战n 信道条件苛刻：高频段信道除路径损耗本身较大之外，还需额外考虑人体损耗、氧气及雨水影响n 组网成本高：覆盖范围相对受限，同时硬件设备成本相对较高，对组网部署及网规网优提出更大挑战n 考虑大带宽

8、色散现象、近场模型等对系统设计的影响【提性能扩覆盖】毫米波频段超大规模MIMO 设计高性能超大规模收发架构及传输方案，提升系统谱效，利用弥补信道损失毫米波高性能大规模收发架构设计高频多用户调度方案，实现低复杂度MU-MIMO传输方案优化，克服单用户信道不满秩带来的性能限制对抗色散效应的预编码设计和调度方案，解决波束分裂带来的性能损失高效传输方案设计高效波束管理方案，以用户为中心的解决方案通道数的提升不能带来明显的性能优势调度算法优化新算法可以有效提升mu配对数及吞吐量，并体现出高通道的性能优势目录123分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求6G 分布式MIMO演进evol

9、utionevolution面向热点高容量场景，6G 分布式MIMO将以用户为中心，通过多节点智慧交互与协作提升用户一致性体验6G 分布式MIMO的演进目标用户体验速率边缘用户速率网络吞吐量速率提升多频率灵活扩展按需组网灵活性提升接入时延时延降低算力降低终端移动性终端复杂度、功耗切换时延n协作MIMO以用户为中心，以多节点间智慧交互与智能协作为基础，融合多频段传输特性，使得无边界用户体验在6G网络下成为可能。TRP1簇1簇2簇3TRP2TRP3TRP4TRP5TRP6 分布式MIMO物理层技术挑战大规模协作节点范围导致MIMO预编码复杂度的急剧提升，并且在算力约束下的容量增益有限。大规模节点的

10、时频同步和校准工作是实现协作传输的必要条件。终端如何快速接入网络并选择合适的节点进行协作传输；用户的移动性影响如何实现无感切换BBU/AAU/RRU之间可能引入交叉前传链路导致前传架构不灵活面向商用网络的分布式MIMO，需解决高性能、低复杂度与高灵活性之间的矛盾性能（网络能力）性能（网络能力）灵活（网络灵活（网络质量质量）算力（网络效率）算力（网络效率）bestbesttradeofftradeoff6G 分布式MIMO挑战“不可能”面向商用网络的分布式MIMO，如何在性能与算力寻求折中方案仍有多重挑战分布式MIMO-算力调度与分簇：调度：低复杂度多TRP联合调度，资源分配算法动态分簇：综

11、合考虑UE QoS需求,干扰抑制和算力的动态分簇算法，协作站点和UE双向选择。多节点协作下的联合SSB/CSI-RS/SRS参考信号设计低复杂度协作预编码方案：簇内CJT预编码：有限交互的低复杂度预编码(BD,MMSE channen inversion)簇间传输方案：结合布网，前传时延等因素确定，独立传输，协同干扰抑制 CJT传输TRP1簇1簇2簇3TRP2TRP3TRP4TRP5TRP6TRP1 预调度TRP2 预调度TRP N 预调度联合调度算法：SU/MU paring,新传/重传,资源分配调度信息/buffer更新，空口传输调度信息/buffer更新，空口传输调度信息/buffer更

12、新，空口传输挖掘预编码和分簇算法的性能与算力的最优边界分布式MIMO-校准与同步同步：灵活部署，多TRP CJT传输时的精准定时同步。TA联合测量上报，校准信令增强：RAR，MAC-CE.校准：异站RRU间天线校准-站间收发校准信号异站RRU间天线校准-UE辅助的校准方法RRU内残留误差校准，TDD上下行天线校准不同TRP间的频偏/时延校准簇间同步簇间同步簇内同步簇内同步考虑实际系统同步和校准问题，需寻求鲁棒性解决方案基站侧RRU自校准的特殊时隙配置方法：RRU组1特殊时隙的第5、6个符号处于发送校准参考信号（CAlibration Reference Signal，CARS）时，RRU组2处

13、于GP和接收状态，反之亦然(符号7/8)RRU之间互相发送校准信号实际验证中，发现高频的校准要求较高，也在提一些鲁棒性的方案分布式MIMO-接入与前传新型分布式MIMO架构导致BBU/AAU/RRU之间可能引入交叉前传链路动态簇灵活变化导致前传接口吞吐量增加更加智能的预编码，调度算法降低前传数据开销。接入：按照协作TRP构建协作同步信号。终端测量不同的测量同步信号进行上报和接入，直接接入协作网络实现接入即协作动态簇1动态簇2动态簇3用户移动信息交信息交互互切换：测量阶段：测量对象分为非协作节点和协作簇的参考信号通过L1/L2信令进行测量上报和切换指示，避免通过L3 RRM流程的复杂信令和长时延

14、。切换环节：节点/协作簇间通过前传交互协作请求和确认信息优化终端快速接入和小区切换流程，降低前传数据开销，可有效提升网络灵活性分布式MIMO与网络协作通感依托分布式MIMO网络架构优势，构建全域通感算智融合网络，丰富6G业务类型技术原理网络协作感知的优势网络协作感知的优势:多节点协作感知可提升感知定位精度利用灵活节点布置提升感知信号强度，处理能力，避免通信/感知信号干扰。基站基站1 1基站基站2 2基站基站3 3节点节点 A A节点节点 B B节点节点 C C感知信号融合算法：感知信号融合算法：“软”融合：联合处理原始感知信号后，获取目标感知信息传输数据量大，需判断各节点信号关联性“硬”融合：各节点计算获得各自感知结果后，再进行联合处理传输数据量较小，需判断各节点结果可靠性分布式MIMO-样机验证依托东南载体协作项目，构建6G分布式实验MIMO系统，实现48数据流高谱效并行传输基于中国移动商用低成本RRU构建6G无蜂窝分布式MIMO试验系统首次实现支持5G商用终端无蜂窝分布式MIMO，验证空口校准、上下行的相干多用户传输等关键技术；实现48数据流并行传输，频谱效率达到0.2Kbps/Hz，技术指标国际领先综合试验平台可支撑低时延高可靠、无蜂窝毫米波系统、通感一体化等6G技术验证

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