5G与智能天线和波束斌形

5G与智能天线和波束斌形\o"智能天线"#智能天线\o"波束斌形"#波束斌形\o"5G"#5G智能天线智能天线(SmartAntennas)也称为自适应阵列天线、数字天线阵列、多天线或MIMO；智能天线是具有智能信号处理算法的天线阵列,用于识别空间信号特征如信号到达方向。智能天线技术用于跟踪和雷达扫描、射电天文学、望远镜、WCDMA、LTE和5G技术中的信号处理。目前有两种类型智能天线:切换波束智能天线和自适应阵列智能天线。切换波束系统有几种可用的固定波束模式。自适应阵列允许天线将波束转向任何感兴趣方向，同时将干扰信号归零；它们具有MIMO系统的定义特征。多个天线可用于发射器或接收器。MIMO支持空间信息处理，因为智能天线的传统研究集中在如何通过在无线信道中使用空间信号处理来提供数字波束成形优势，包括空间信息编码，如空间复用和分集。波束斌形波束斌形(Beamforming)是将多个辐射元件以相同的波长和相位传输相同信号的应用。构成天线的辐射元件越多，波束就越窄。波束赋形概念中有旁瓣和主瓣。旁瓣是信号的无用辐射，在不同方向形成主瓣。构成天线的辐射元件越多，主波束越集中，旁瓣越弱。波束方向和切换波束控制是通过改变所有辐射元件上输入信号的相位来实现的。相移允许将信号瞄准特定的接收器。天线可以使用具有共同频率的辐射元件来在特定方向上控制单个波束。不同频率的波束可以转向不同的方向来服务不同的用户。当终端移动时，基站会动态计算信号发送的方向，从而有效地跟踪用户。MassiveMIMOMIMO是多输入多输出。MIMO天线是商用公共无线和Wi-Fi系统的一个特征，但5G需要MassiveMIMO的应用，它是一种多用户MIMO技术，可以在高移动性环境中为无线终端提供统一良好的服务。大规模MIMO可以在高移动性环境中为无线终端提供一致的良好服务；将基站的发射天线数量从数十个增加到数百个。MU-MIMO(多用户MIMO)通过使用相同资源与多个设备进行通信，进一步扩展了每个基站的总容量；MU-MIMO是一个多用户多输入多输出。在MU-MIMO中，基站使用相同的时频资源发送多个数据流每个UE一个。因此它增加了总小区吞吐量，即小区容量。它使UE无需了解信道或额外处理即可操作以获得数据流。下行链路中的MU-MIMO显着提高了gNB天线的容量，可以用最少的gNB天线进行扩展，从而实现更高的容量增益。波束斌形天线波束赋形三种方法：模拟波束成形数字波束成形混合波束成形模拟波束赋形这种方法最简单，其在模拟域中改变信号相位。来自单个RF收发器的输出分为多个路径，对应于阵列中天线元件的数量。每个信号路径然后通过移相器并在到达天线元件之前被放大。数字波束赋形在数字波束成形中每个天线元件由其自己的收发器和数据转换器馈送，并且每个信号在RF传输之前在基带处理中进行预编码。它能够生成多组信号并将其叠加到天线阵元上，从而使单个天线阵能够为多个波束提供服务，从而为多个用户提供服务。它需要更多的硬件和信号处理，导致功耗增加，特别是在毫米波频率下，其中可能有多个天线元件。混合波束斌形对于为gNB开发的大规模毫米波天线阵列和各种架构,它被认为是一种经济高效的解决方案。这些架构大致分为全连接，其中每个RF链连接到所有天线子连接或部分连接，其中每个RF链连接到一组天线元件。在所有架构中，gNB和UE之间的通信使用称为波束扫描的技术以及通过信道状态信息参考信号(CSI-RS)获得的同步信号(SS)和信道状态信息(CSI)进行协调gNB向UE发送的一种导频信号。在波束扫描中gNB在不同的空间方向以固定间隔传输突发。UE侦听这些突发并使用CSI来确定与每个突发相关的信道质量。波束斌形为网络带来了好处波束赋行可以有效地利用电磁干扰科学来提高5G