1、引言

Massive MIMO（大規(guī)模天線）技術(shù)是4.5G/5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，全球通信業(yè)者對(duì)Massive MIMO技術(shù)都非常關(guān)注。中國(guó)移動(dòng)和日本軟銀已經(jīng)開(kāi)展了TD-LTE Massive MIMO技術(shù)。中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、Telkomsel等運(yùn)營(yíng)商完成了FDD Massive MIMO外場(chǎng)測(cè)試。我國(guó)5G第一階段試驗(yàn)中Massive MIMO被作為關(guān)鍵技術(shù)，且有華為、中興、愛(ài)立信等5家廠商參與試驗(yàn)。3GPP從R13版本開(kāi)始已經(jīng)將支持Massive MIMO作為重要特性之一。

Massive MIMO技術(shù)，在基站收發(fā)信機(jī)上使用大數(shù)量（如64/128/256等）的陣列天線實(shí)現(xiàn)了更大的無(wú)線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性。相比于以前的單/雙極化天線及4/8通道天線，大規(guī)模天線技術(shù)能夠通過(guò)不同的維度（空域、時(shí)域、頻域、極化域等）提升頻譜和能量的利用效率；3D賦形和信道預(yù)估技術(shù)可以自適應(yīng)地調(diào)整各天線陣子的相位和功率，顯著提高系統(tǒng)的波束指向準(zhǔn)確性，將信號(hào)強(qiáng)度集中于特定指向區(qū)域和特定用戶群，在增強(qiáng)用戶信號(hào)的同時(shí)可以顯著降低小區(qū)內(nèi)自干擾、鄰區(qū)干擾，是提升用戶信號(hào)載干比的絕佳技術(shù)。

如何評(píng)價(jià)Massive MIMO技術(shù)，采用什么樣的測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法，怎樣公平且高效的衡量Massive MIMO技術(shù)？這也是當(dāng)前通信科技業(yè)者十分關(guān)心問(wèn)題。

2、Massive MIMO系統(tǒng)架構(gòu)

支持Massive MIMO的有源天線基站架構(gòu)以三個(gè)主要功能模塊為代表：射頻收發(fā)單元陣列，射頻分配網(wǎng)絡(luò)和多天線陣列。

射頻收發(fā)單元陣列包含多個(gè)發(fā)射單元和接收單元。發(fā)射單元獲得基帶輸入并提供射頻發(fā)送輸出，射頻發(fā)送輸出將通過(guò)射頻分配網(wǎng)絡(luò)分配到天線陣列，接收單元執(zhí)行與發(fā)射單元操作相反的工作。RDN將輸出信號(hào)分配到相應(yīng)天線路徑和天線單元，并將天線的輸入信號(hào)分配到相反的方向。

RDN可包括在發(fā)射單元（或接收單元）和無(wú)源天線陣列之間簡(jiǎn)單的一對(duì)一的映射。在這種情況下，射頻分配網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)邏輯實(shí)體但未必是一個(gè)物理實(shí)體。

天線陣列可包括各種實(shí)現(xiàn)和配置，如極化、空間分離等。

射頻收發(fā)單元陣列、射頻分配網(wǎng)絡(luò)和天線陣列的物理位置有可能不同于下圖邏輯表示，取決于實(shí)現(xiàn)。

圖1 支持MassiveMIMO的有源天線基站架構(gòu)

3、Massive MIMO測(cè)試技術(shù)

3.1 天線系統(tǒng)的演進(jìn)對(duì)測(cè)試技術(shù)的挑戰(zhàn)

隨著天線系統(tǒng)向現(xiàn)代化的發(fā)展，尤其是5G的演進(jìn)，一體化的基站有源天線系統(tǒng)（AAS）形態(tài)逐漸成為主流，通道數(shù)越來(lái)越多，有源天線連接方式也會(huì)簡(jiǎn)化，RU和天線高度集成，射頻指標(biāo)不再局限于傳統(tǒng)的RU傳導(dǎo)測(cè)試，OTA測(cè)試將成為未來(lái)測(cè)試演進(jìn)的方向，同時(shí)也將帶來(lái)極大的測(cè)試挑戰(zhàn)。

表1 天線系統(tǒng)的演進(jìn)對(duì)測(cè)試技術(shù)的挑戰(zhàn)

3.2 測(cè)試信號(hào)調(diào)制化

圖2 測(cè)試信號(hào)調(diào)制

有源天線工作在各種業(yè)務(wù)載波狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為真實(shí)測(cè)試有源天線性能，測(cè)試系統(tǒng)需要具備以下測(cè)試能力：

1、測(cè)試系統(tǒng)需求支持業(yè)務(wù)信號(hào)的幅度、相位測(cè)試。尤其是存在的大帶寬信號(hào)測(cè)試；

2、方向圖測(cè)試信號(hào)模式需要討論定義。

3.3 天線波束多樣化

圖3 Massive MIMO天線網(wǎng)絡(luò)覆蓋示意圖

在天線波束輻射特性趨于復(fù)雜場(chǎng)景下：

1：如何準(zhǔn)確評(píng)估天線業(yè)務(wù)波束指向準(zhǔn)確性、副瓣、波瓣寬度等；

2：如何選擇多波束的測(cè)試場(chǎng)景；

3：多波束天線的測(cè)試效率問(wèn)題；

4：對(duì)于多波束如何通過(guò)二維的輻射特性，評(píng)估覆蓋性能。

測(cè)試建議：

1：需要評(píng)估在兩個(gè)主面下，有源天線尤其是Massive MIMO天線指標(biāo)要求；需要研究定義3D輻射指標(biāo)要求；

2：在真實(shí)業(yè)務(wù)信號(hào)下評(píng)估多波束輻射性能，建立測(cè)試Case集。

3.4 通信天線頻段高頻化

高頻（毫米波）覆蓋一直屬于業(yè)界難題，而Massive MIMO能很好解決該問(wèn)題。其作為5G的擴(kuò)展頻段，提供容量保障。