超大规模天线技术研究报告.pdf

2021 年 9 月 版权声明 Copyright Notification 未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播 © 2021 IMT-2030 （6G ）推进组版权所有 目 录 第一章 背景 1 概述 1 部署场景 1 第二章 性能指标 8 频谱效率 8 移动速度 9 能量效率 10 小区级最大并发数据流数 11 第三章 新型应用 12 立体覆盖增强 12 高速以及超高速移动覆盖 21 空间精确定位与感知 24 第四章 关键技术 32 信道建模 32 波束管理 35 发射端处理技术 43 第五章 新技术 49 深度学习与人工智能 49 第六章 天线结构与部署方式 61 分布式超大规模天线 61 模块化天线 69 智能超表面 69 智能中继 79 终端新型天线结构 90 平面透射表面相控阵 92 稀疏阵列天线架构 98 第七章 总结 104 参考文献 105 缩略语 108 主要贡献单位113 I 图目录 图 2- 1 宏蜂窝覆盖的典型网络拓扑 3 图 2-2 居民楼和会议室的示意图 3 图 2-3 火车站和体育馆示意图 4 图 2-4 室外场景示意图 4 图 3- 1 64 通道、192 天线振子的天线阵列结构示意图 12 图 3-2 基站塔顶弱覆盖区示意图 14 图 3-3 系留无人机实现高空基站 15 图 3-4 28GHz 毫米波大规模阵列一条射频通道的架构 16 图 3-5 基于移相网络的混合子阵架构一般化模型 16 图 3-6 N sub=2 时图 3-5 所示阵列在垂直面上扫描的方向图 17 图 3-7 图 3-5 所示阵列在垂直面上扫描时的垂直面方向图 (a) N=192,N sub=1; (b) N=192,N sub=3 17 图 3-8 (a) 全数字架构; (b) 基于移相网络的混合全连接架构; (c) 基于开关网络的混合全 连接架构 19 图 3-9 不同架构功耗随天线数目变化曲线 19 图 3- 10 垂直方向不同子阵划分情况的功耗和基于开关网络的混合全连接架构功耗的比 较 20 图 3- 11 (a) 毫米波小型化天线；（b）天线性能 21 图 3- 12 不同相邻小型化天线单元间距对阵列增益的影响 21 图 3- 13 HST 场景基站部署示意图 22 图 3- 14 城市峡谷GNSS 定位场景 25 图 3- 15 信号非视距传播对GNSS 定位性能的影响 25 图 3- 16 城市路口GNSS 定位场景 26 图 3- 17 (a)传统多边定位模型，(b)超大规模天线定位模型 27 图 3- 18 基于超大规模天线系统的航向/姿态测量 27 图 3- 19 基于超大规模天线系统的三维定位 28 图 3-20 超大规模天线+GNSS 系统位置服务覆盖 29 图 3-21 城市峡谷超大规模天线+GNSS 定位场景 30 图 3-22 城市路口超大规模天线+GNSS 定位场景 30 图 3-23 超大规模天线+GNSS 系统高精度三维定位 31 [12] 图 4- 1 3GPP 大规模天线信道参数生成过程 33 图 4-2