近日，由中國通信學(xué)會舉辦的“2019天線和射頻系統(tǒng)與5G通信專題研討會”在四川成都召開，京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司天饋事業(yè)部總經(jīng)理孫善球發(fā)表了“基于效能領(lǐng)先的5G無線覆蓋解決方案”的主題演講。

孫善球表示，全球運(yùn)營商正面臨著營收增長放緩與5G建網(wǎng)成本上升的雙重挑戰(zhàn)，一方面運(yùn)營商總體營收增速持續(xù)下滑，多數(shù)運(yùn)營商的移動業(yè)務(wù)收入出現(xiàn)負(fù)增長，而5G垂直行業(yè)處于探索期，盈利模式還有待挖掘；另一方面，5G設(shè)備成本約為4G的2-3倍，5G基站單站功耗3-4KW，運(yùn)營電費(fèi)高昂，同時(shí)存量基站的電力配套改造費(fèi)用高、周期長。

據(jù)孫善球介紹， 5G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要分為廣域覆蓋、深度覆蓋和熱點(diǎn)覆蓋。廣域覆蓋是在保證容量的前提下，要求單站覆蓋距離越大越好，以減少基站建設(shè)數(shù)；深度覆蓋是針對室外或室內(nèi)的弱覆蓋或盲覆蓋區(qū)域進(jìn)行定制化補(bǔ)盲覆蓋；熱點(diǎn)覆蓋主要針對用戶密集或容量需求極高的場景，提升系統(tǒng)容量吸收能力。三者概念不同，需求不同，不能混淆，應(yīng)區(qū)別對待。

基于5G無線網(wǎng)不同場景的覆蓋需求，結(jié)合運(yùn)營商無線網(wǎng)絡(luò)部署所面臨的雙重挑戰(zhàn)，孫善球表示，5G無線網(wǎng)絡(luò)部署思路應(yīng)該“基于場景，按需配置，兼顧全域覆蓋和經(jīng)濟(jì)建設(shè)”，并進(jìn)一步給出了“按需配置”的三種具體的分場景部署方案。

緊接著，孫善球?qū)?6TR/32TR基站系統(tǒng)進(jìn)行了全方位的對比分析。首先提出分析的兩個(gè)基點(diǎn)：當(dāng)天線口饋入的總功率需求一定時(shí)，基站系統(tǒng)覆蓋范圍由天線增益決定；當(dāng)天線口饋入的總功率需求相同時(shí)，基站系統(tǒng)能耗差別由Radio效率決定。

其次詳細(xì)介紹了16TR/32TR基站系統(tǒng)配套天線陣列的設(shè)計(jì)原理，16TR/32TR基站系統(tǒng)配套天線陣列共有8列，每列在垂直方向均有12個(gè)輻射單元。16TR每列天線在垂直方向通過機(jī)電移相器對每個(gè)輻射單元進(jìn)行獨(dú)立的連續(xù)相位調(diào)整，陣列間距設(shè)計(jì)自由度大，可以在0.55-0.95λ范圍內(nèi)靈活選擇，找到增益和副瓣的最佳平衡點(diǎn)，根據(jù)過往成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最終輻射單元間距會選擇0.85-0.95λ。32TR每列天線在垂直方向首先分為兩個(gè)子陣A，每個(gè)子陣A有6個(gè)輻射單元；再進(jìn)一步將每個(gè)子陣A分為兩個(gè)子陣B，每個(gè)子陣B有3個(gè)輻射單元；最后對每個(gè)子陣B的3個(gè)輻射單元預(yù)置固定相位差。最終通過對每個(gè)子陣B預(yù)置固定相位差，再聯(lián)合機(jī)電移相器對子陣B按3倍輻射單元間距調(diào)整相位及采用AAU對子陣A按6倍輻射單元間距進(jìn)行數(shù)字移相（數(shù)字加權(quán)），實(shí)現(xiàn)垂直方向上的電下傾角調(diào)整和波束掃描。因?yàn)殡娤聝A角調(diào)整和數(shù)字掃描時(shí)的陣列間距分別達(dá)到了輻射單元間距的3倍和6倍，為平衡增益損失和副瓣干擾電平，輻射單元間距選擇了0.68λ。

在基站系統(tǒng)增益和覆蓋范圍能力方面，16TR天線由于垂直陣列間距設(shè)計(jì)自由度高，每個(gè)輻射單元獨(dú)立相位調(diào)整，可以獲得良好的增益和副瓣電平抑制。而32TR由于子陣A間距超過4λ，在AAU給予數(shù)字相位移相時(shí)，其垂直面方向圖的副瓣快速惡化，當(dāng)掃描范圍超過±0.5°時(shí)，副瓣電平已經(jīng)超出指標(biāo)要求，同時(shí)因副瓣過高占據(jù)太多能量，導(dǎo)致天線增益快速降低，達(dá)到無法使用的程度；為了彌補(bǔ)上述缺陷，在子陣A內(nèi)聯(lián)合機(jī)電移相器對每個(gè)子陣B進(jìn)行射頻移相，因機(jī)電移相的子陣B間距仍超過2λ，導(dǎo)致其在電下傾角調(diào)整過程中，副瓣電平抑制能力減弱，副瓣電平相比16TR仍高5dB，增益相比16TR低1dB。

在實(shí)時(shí)波束掃描和電下傾角可調(diào)范圍能力方面，16TR和32TR在水平方向的波束掃描能力相同。在垂直方向，16TR天線可以支持較大范圍內(nèi)的連續(xù)電下傾角調(diào)整；而32TR天線只能支持±0.5°范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)多波束數(shù)字掃描，超出該范圍時(shí)，副瓣電平抑制性能已超出網(wǎng)絡(luò)最低指標(biāo)要求，最終選擇聯(lián)合機(jī)電移相器進(jìn)行波束的電下傾角調(diào)整，因機(jī)電移相器調(diào)整時(shí)延為數(shù)秒級或數(shù)十秒級，導(dǎo)致其失去了實(shí)時(shí)3D波束掃描能力，但因其調(diào)整相位的子陣間距超過16TR的2倍，電下傾角可調(diào)范圍受限?？梢?，32TR在實(shí)時(shí)3D波束掃描功能上與16TR無本質(zhì)區(qū)別，但電下傾角可調(diào)范圍反而更小。

在基站系統(tǒng)能耗方面，眾所周知，當(dāng)天線口饋入的總功率需求相同時(shí)，基站系統(tǒng)能耗差別由Radio的效率決定，而Radio能耗效率進(jìn)一步主要取決于功放、射頻電路等部分，其中低功率的功放效率低于高功率功放效率，即在Radio同等輸出功率下，基站系統(tǒng)的通道數(shù)越多，功放的效率越低，Radio的能耗越大，經(jīng)測算，16TR能耗比32TR下降12%以上，比64TR下降30%以上。

最后，孫善球總結(jié)道：16/8/4TR是廣域覆蓋場景主流配置，64T/32TR是熱點(diǎn)場景的增強(qiáng)配置，而且16TR是一般城區(qū)廣域覆蓋場景最佳配置。32TR實(shí)時(shí)3D波束掃描能力局限在±0.5°范圍內(nèi)，不具有實(shí)用價(jià)值，當(dāng)聯(lián)合機(jī)電移相器進(jìn)行移相時(shí)，功能上與16TR無本質(zhì)區(qū)別；16TR容量和水平面多波束能力足以滿足廣域覆蓋場景掃描要求，且相比32TR來說增益提升1.0dB，副瓣電平抑制性能改善5dB，同時(shí)能耗降低12%，設(shè)備成本降低27%，電下傾角調(diào)整范圍更大。綜上，16TR相比32TR具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢。