回顧無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)，自1895年意大利科學(xué)家馬可尼向大洋彼岸拍攝第一張無(wú)線(xiàn)電報以來(lái)，它已經(jīng)在社會(huì )生活、航空航天、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。接近普通人的移動(dòng)通信給我們的生活和工作帶來(lái)了極大的便利。今天的人類(lèi)無(wú)法想象沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的生活會(huì )是什么樣子。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中，整個(gè)系統前端的關(guān)鍵部分天線(xiàn)從未停止升級。天線(xiàn)在通信系統收發(fā)信號中起著(zhù)重要作用，所有通信數據都需要通過(guò)天線(xiàn)傳輸，因此天線(xiàn)性能直接影響整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統的性能。天線(xiàn)的發(fā)展也從最初的全向天線(xiàn)、單頻單通道到多頻多通道、大規模天線(xiàn)技術(shù)等。

隨著(zhù)信息化、數字化、大數據的不斷發(fā)展，天線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展也有了更高的要求，通信系統不斷發(fā)展到更高的頻段和帶寬。為了應對建筑信號差、廣域高通信質(zhì)量需求等逐漸復雜的場(chǎng)景變化，對大型天線(xiàn)技術(shù)的需求不斷疊加。許多讀者可能不知道什么是大型天線(xiàn)技術(shù)，它給行業(yè)帶來(lái)了什么價(jià)值，它與5G有什么關(guān)系，以及未來(lái)的趨勢。今天我們就來(lái)討論一下這些話(huà)題。

Massive MIMO技術(shù)價(jià)值幾何？

在討論大規模天線(xiàn)技術(shù)和給行業(yè)帶來(lái)的價(jià)值之前，讓我們簡(jiǎn)要介紹一下大規模天線(xiàn)技術(shù)（Massive MIMO）意思。在基站中使用大規模的天線(xiàn)陣列被稱(chēng)為Massive MIMO，為了便于理解，我們從區分傳統設備的角度進(jìn)行了分析。大規模天線(xiàn)技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵變化：

1.天線(xiàn)數列的變化。與傳統設備的2天線(xiàn)、4天線(xiàn)、8天線(xiàn)相比，采用Massive MIMO技術(shù)的通道數可達32或64，天線(xiàn)陣子數可達192、512甚至更高，其增益大大超過(guò)了傳統設備。2.信號覆蓋的維度。信號的輻射是電磁波束，從以前只能水平移動(dòng)到水平移動(dòng)和垂直空域。

Massive MIMO的功能主要用于改善網(wǎng)絡(luò )覆蓋、用戶(hù)體驗和系統容量。目前，該技術(shù)已廣泛應用于無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，如4G時(shí)代人們日常生活中主要使用的通信網(wǎng)絡(luò )和Wi-Fi熱點(diǎn)。從理論上講，天線(xiàn)的數量直接影響通信系統的頻率效率、傳輸速率和可靠性。為保證通信服務(wù)質(zhì)量，通信基站將配備大量天線(xiàn)，以提高通信頻譜的效率。使用Massive MIMO技術(shù)可以將通信波數集中在規劃范圍內，有效避免信號在不同區域之間的干擾，降低通信傳輸功率。

從應用場(chǎng)景的角度來(lái)看，大規模天線(xiàn)技術(shù)的價(jià)值主要包括：

1.在城市覆蓋的場(chǎng)景中，如城市環(huán)境中的辦公樓，用戶(hù)三維分布在空間中，人員密集，但分布相對分散。由于墻體損失，傳統設備的網(wǎng)絡(luò )覆蓋相對較差。大型天線(xiàn)技術(shù)可以滿(mǎn)足此類(lèi)場(chǎng)景中高質(zhì)量數據傳輸的需求，大大提高了城市用戶(hù)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )體驗。

2. 在局部熱點(diǎn)方面，主要針對大型活動(dòng)、音樂(lè )會(huì )、購物中心、露天會(huì )議、交通樞紐等用戶(hù)密度高的地區。這些地方干擾多，地形復雜，人員流動(dòng)分散，整體傳輸數據量大。大型天線(xiàn)技術(shù)可以為用戶(hù)提供高質(zhì)量的數據傳輸服務(wù)，并帶來(lái)在線(xiàn)沖浪的樂(lè )趣。

3. 在郊區覆蓋和無(wú)線(xiàn)傳輸場(chǎng)景中，郊區覆蓋主要解決偏遠地區的無(wú)線(xiàn)傳輸問(wèn)題，無(wú)線(xiàn)傳輸主要解決基站之間的數據傳輸問(wèn)題，特別是宏站和Small Cell之間的數據傳輸問(wèn)題。

大規模的天線(xiàn)技術(shù)應用提高了網(wǎng)絡(luò )覆蓋能力和通信系統能力，也幫助通信運營(yíng)商充分利用現有的基站地址和頻譜資源，為5G通信系統的開(kāi)發(fā)和實(shí)現提供了巨大的資源便利，也深刻影響了基站天線(xiàn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。

5G帶來(lái)的競爭力逐漸提升

5G網(wǎng)絡(luò )建設正在全面展開(kāi)，我們可以看到5G的應用已經(jīng)深入到成千上萬(wàn)的行業(yè)，如工業(yè)制造、醫療、礦產(chǎn)能源等，5G帶來(lái)了效率和成本轉型，在這些行業(yè)深入發(fā)展趨勢的背景下，也深刻影響了基站天線(xiàn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

眾所周知，5G最大的核心特征是連接廣、延遲低、帶寬大、帶寬大、帶寬大的能力 MIMO的多通道能力與5G特性的放大器完美契合。

眾所周知，4G時(shí)代引進(jìn)了多天線(xiàn)技術(shù)，最大的變化是提高了社區的峰值率和邊緣覆蓋性能。在5G時(shí)代，隨著(zhù)部署頻段的升級，多天線(xiàn)技術(shù)的規模進(jìn)一步擴大，Massive MIMO為用戶(hù)帶來(lái)了更好的三維網(wǎng)絡(luò )覆蓋性能和效率體驗。例如，在地鐵場(chǎng)景中，華為與電信聯(lián)手的Massive MIMO技術(shù)的引入有效地解決了室內5G社區之間的干擾問(wèn)題，用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )速率提高了40%以上。該場(chǎng)景的結果也可以復制到超市、餐廳、體育場(chǎng)等場(chǎng)景，為用戶(hù)和行業(yè)帶來(lái)多場(chǎng)景5G升級的千兆體驗。

在5G時(shí)代，還需要將多天線(xiàn)技術(shù)帶入網(wǎng)絡(luò )通信的各個(gè)頻段，釋放大帶寬的能力和體驗。在行業(yè)實(shí)踐中，5GMassive MIMO設備的基站尺寸有了新的創(chuàng )新，變得更加小巧，降低了5G網(wǎng)絡(luò )的更新部署成本，帶來(lái)了相對4G的十倍體驗升級。

在戶(hù)外場(chǎng)景中，我們知道城市化建設中有許多擁擠的土地方，如景區、交通樞紐等，這些地方的特點(diǎn)是在某些時(shí)間點(diǎn)會(huì )有數百人同時(shí)停留，從而在某一地區產(chǎn)生巨大的數據量。在這種情況下，無(wú)線(xiàn)環(huán)境更加復雜，人們流動(dòng)更大，通過(guò)更密集的網(wǎng)絡(luò )設施和5G Massive MIMO部署可以解決網(wǎng)絡(luò )容量集中、需求大的問(wèn)題。

Massive MIMO在這些場(chǎng)景中的實(shí)際應用，我們可以發(fā)現其不斷提高的產(chǎn)業(yè)競爭力。在實(shí)際的著(zhù)陸應用中，不僅帶來(lái)了5G價(jià)值的升級，也為一些5GtoB業(yè)務(wù)探索了方向。在未來(lái)，Massive將在未來(lái) MIMO將繼續升級迭代，不僅增加天線(xiàn)規模，還將發(fā)展到創(chuàng )新的天線(xiàn)陣列實(shí)現模式、創(chuàng )新的部署形式和創(chuàng )新的應用。進(jìn)一步演變和升級超大規模天線(xiàn)，提供更高的頻譜效率、能量效率和更多的創(chuàng )新應用。

深入未來(lái)的數智空間

對于無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，未來(lái)的主要發(fā)展基調是向帶寬和速度更快、更強的方向發(fā)展。Massive 在這一發(fā)展基調上，MIMO還將朝著(zhù)超大規模的方向邁進(jìn)，同時(shí)在低碳環(huán)保數字經(jīng)濟發(fā)展的趨勢下，深入走向綠色環(huán)保、低碳節能的方向，

具體包括以下三個(gè)方向：

1.不斷滿(mǎn)足后5G、6G時(shí)代對新場(chǎng)景和新應用的需求。

超大規模天線(xiàn)技術(shù)的提出是基于未來(lái)數字時(shí)代新場(chǎng)景和應用的需求。隨著(zhù)天線(xiàn)數量和芯片集成度的不斷提高，新材料和工具的應用、通信頻譜效率和網(wǎng)絡(luò )覆蓋率可以大大提升到更廣泛、更靈活、更高的精度和能耗效率。舉例來(lái)說(shuō)，Massive MIMO有能力在三維空間內調整波束。超大型天線(xiàn)技術(shù)還可以提供無(wú)人機、客機、地軌衛星等非地面覆蓋服務(wù)。從用戶(hù)的角度來(lái)看，分布式超大天線(xiàn)也能提供更高的空間分辨率，這是什么意思？即使在未來(lái)，網(wǎng)絡(luò )的傳輸模式也可能從網(wǎng)絡(luò )中心轉變?yōu)橐杂脩?hù)為中心，準確地滿(mǎn)足個(gè)人用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的需求。

2.智能化方向的演變。

隨著(zhù)人工智能和機器學(xué)習的不斷進(jìn)化和深入發(fā)展，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)化也將向支持自動(dòng)配置、自動(dòng)部署和自動(dòng)優(yōu)化的方向發(fā)展。將出現一些潛在的新應用場(chǎng)景，靈活部署集中和分布式超大型天線(xiàn)，進(jìn)一步滿(mǎn)足信息應用的需求，為新應用提供更好的覆蓋和連接性能。特別是在應急通信場(chǎng)景中，超大規模天線(xiàn)為用戶(hù)提供無(wú)處不在的鏈接，應用空地一體化場(chǎng)景與衛星通信相結合。

3.發(fā)展低碳綠色。

綠色Massive MIMO需要在網(wǎng)站和功率上進(jìn)行突破性創(chuàng )新。Massive MIMO技術(shù)需要在更窄的業(yè)務(wù)信道中演變，從而降低基站的發(fā)射功率，進(jìn)而降低基站的能耗。對于基站的建設成本，需要技術(shù)迭代來(lái)最大限度地提高覆蓋范圍，使其發(fā)射功率和覆蓋范圍達到最低功耗配置。同時(shí)，還需要保證運營(yíng)商效益和用戶(hù)體驗的升級。這種多贏(yíng)的局面需要產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的不斷打磨和升級，無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)業(yè)的價(jià)值進(jìn)化還有很長(cháng)的路要走。

超大規模天線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展給未來(lái)的數字世界帶來(lái)了大量的想象空間。也許在未來(lái)，我們可以在城市空間的任何角落順利進(jìn)入數字世界。視頻會(huì )議、大型游戲、視頻內容的下載，甚至元宇宙數字世界的旅行，都不再受到密集人群和高數據網(wǎng)絡(luò )需求的限制。

通信行業(yè)的最終形式是什么？超大型天線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)形式會(huì )是什么樣子？我們只能預測和窺探一小部分。

從3G到4G時(shí)代的跨越需要近6年的時(shí)間，現在從4G開(kāi)始 在跨越5G的過(guò)程中，近年來(lái)通信能力和網(wǎng)絡(luò )速率的不斷升級給我們的數字生活帶來(lái)了巨大的變化。

從信息內容的角度來(lái)看，從文本的流行到圖片的極端發(fā)展，再到視頻的極端發(fā)展，我們獲取信息的效率和內容的呈現形式都發(fā)生了顛覆性的變化。未來(lái)，在6G時(shí)代，數字世界將如何變化，只能寫(xiě)冰山一角，如何釋放更大的工業(yè)潛力，想象力有限，空白的大腦只留下對未來(lái)的期望。