陳山枝介紹，3G時(shí)代，中信科移動(dòng)(大唐移動(dòng))在TD-SCDMA系統中首次引入基于智能天線(xiàn)的波束賦形技術(shù)，為波束賦形技術(shù)的后續發(fā)展奠定了基礎;4G系統中，波束賦形技術(shù)進(jìn)入全面發(fā)展階段，波束賦形的空間復用維度不斷得到擴展;5G時(shí)代，大規模天線(xiàn)技術(shù)開(kāi)啟大規模波束賦形應用，伴隨著(zhù)頻段資源向毫米波波段擴展，多天線(xiàn)技術(shù)對于彌補高頻段的傳輸損耗發(fā)揮了更為關(guān)鍵性的作用。
面向6G，多天線(xiàn)與大規模波束賦形面臨多重技術(shù)挑戰：天線(xiàn)數與通道數越來(lái)越多，越來(lái)越大，需要尋找更低功耗、更低成本的天線(xiàn)陣列;頻段越來(lái)越高，帶寬越來(lái)越大，容量和譜效要求不斷提高，基于分布式MIMO能夠提升天線(xiàn)增益，保障系統覆蓋和容量;多天線(xiàn)技術(shù)的應用場(chǎng)景越來(lái)越廣，迫切需要擴展天線(xiàn)功能維度適應更多場(chǎng)景。
分布式超大規模天線(xiàn)由“以網(wǎng)絡(luò )為中心的分布式”向“以用戶(hù)為中心的分布式”發(fā)展
陳山枝介紹，可配置智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)通過(guò)控制電路可以實(shí)現單元電磁特性的動(dòng)態(tài)調控，實(shí)現三維空間內無(wú)線(xiàn)信號傳播特性的智能化重構，從而突破傳統無(wú)線(xiàn)環(huán)境被動(dòng)適應的局限。作為一種基礎性創(chuàng )新技術(shù)，RIS具有低成本、低功耗和易部署等特點(diǎn)，業(yè)界典型應用場(chǎng)景包括：基于RIS的信號發(fā)射進(jìn)行補盲或者擴展，以及基于RIS的信號分集等。
中信科移動(dòng)業(yè)界首創(chuàng )提出利用智能超表面構造新型天線(xiàn)陣列的設想，解決6G多天線(xiàn)技術(shù)提升性能、降低功耗等技術(shù)挑戰，以及天線(xiàn)陣列體積、重量等工程化難題，能夠有效擴展多天線(xiàn)系統的天線(xiàn)維度，促進(jìn)6G朝著(zhù)更高譜效、更低能耗的方向發(fā)展。
今年4月，中信科移動(dòng)在業(yè)界首個(gè)研制完成基于RIS的新型天線(xiàn)陣列，以及與毫米波基站BBU的對接試驗，成功接入毫米波手持終端，完成了多流波束賦形高效傳輸試驗，單用戶(hù)下行數據速率超過(guò)5Gbps(載頻26GHz、帶寬800MHz)。驗證了智能超表面技術(shù)用于超大規模天線(xiàn)系統并支持多流波束賦形功能，實(shí)現高速率數據傳輸的可行性。
陳山枝進(jìn)一步介紹，大規模天線(xiàn)的兩種應用模式是集中式和分布式：集中式MIMO對單點(diǎn)要求高，協(xié)調傳輸弱;分布式MIMO要求多點(diǎn)協(xié)同，對回傳部署要求高。分布式MIMO可通過(guò)分布式多點(diǎn)協(xié)同形成虛擬大規模天線(xiàn)陣列，有效擴展多天線(xiàn)系統空間維度;小區間干擾也可以被較好地抑制，邊緣吞吐量得以提升，服務(wù)質(zhì)量更加均衡;同時(shí)減少了越區切換過(guò)程，更加符合以用戶(hù)為中心的網(wǎng)絡(luò )構架發(fā)展趨勢。
當前，分布式超大規模天線(xiàn)由“以網(wǎng)絡(luò )為中心的分布式”向“以用戶(hù)為中心的分布式”發(fā)展，即以用戶(hù)為中心形成專(zhuān)屬協(xié)作簇，解決小區間干擾問(wèn)題，獲得均致的用戶(hù)體驗。其關(guān)鍵要素是先進(jìn)信號處理技術(shù)、以用戶(hù)為中心的網(wǎng)絡(luò )架構和場(chǎng)景自適應的部署技術(shù)。
可折疊天線(xiàn)是實(shí)現星載超大規模天線(xiàn)陣列的重要技術(shù)途徑
面向6G星地融合，陳山枝指出，當前手機直連衛星尚存諸多技術(shù)挑戰：手機天線(xiàn)增益低、星地路徑損耗大、傳統衛星天線(xiàn)增益有限等。而星載數字化大規模相控陣具有低功耗、可折疊、高增益和天線(xiàn)子陣間的協(xié)同賦形等優(yōu)勢，因此“可折疊天線(xiàn)成為實(shí)現星載超大規模天線(xiàn)陣列的重要技術(shù)途徑”。
衛星通信存在星上資源(體積、重量、功耗)受限，只能支持少量的波束數目;衛星的覆蓋面積大，需要保證覆蓋區域內的所有用戶(hù)都能夠得到服務(wù);用戶(hù)的業(yè)務(wù)變化快，位置分布隨機等問(wèn)題。
陳山枝介紹，星載大規模天線(xiàn)的跳波束技術(shù)支持用戶(hù)的廣域接入和基于用戶(hù)位置的精準調度，將接入和數據傳輸進(jìn)行波束分離，既降低接入的資源需求，又帶來(lái)業(yè)務(wù)資源分配的靈活性;基于信令波束進(jìn)行廣域掃描支持用戶(hù)接入;依據用戶(hù)位置信息采用業(yè)務(wù)波束進(jìn)行精準指向和調度。
其中，單星多波束多用戶(hù)波束賦形在衛星側基于多個(gè)波束構建聯(lián)合MU-MIMO，利用用戶(hù)位置信息和統計CSI抑制各個(gè)波束間的相互干擾。中國信科團隊研究表明，采用MMSE算法消除波束間相互干擾后，提升衛星的總傳輸速率約50%。
多星多波束協(xié)同傳輸基于虛擬MIMO思想，多顆衛星與終端的多根天線(xiàn)構成MIMO傳輸;克服多星之間同步問(wèn)題，采用以錨點(diǎn)衛星為基準的時(shí)頻補償技術(shù)。相對于單星單波束傳輸，雙星協(xié)同傳輸能帶來(lái)約50%的速率增益，而四星協(xié)同傳輸能帶來(lái)約160%的速率增益。
陳山枝表示，多天線(xiàn)技術(shù)是移動(dòng)通信系統的基礎性技術(shù)，是提升頻譜效率和容量的基本手段。6G時(shí)代，多天線(xiàn)技術(shù)將朝著(zhù)更大規模、更低功耗、更高容量、更多功能的多維度邁進(jìn)。中國信科從3G開(kāi)始在多天線(xiàn)的技術(shù)創(chuàng )新、標準化及產(chǎn)業(yè)化方面具有獨特優(yōu)勢并將持續壓強投入到多天線(xiàn)技術(shù)研究，為6G移動(dòng)通信的核心技術(shù)突破、標準制定與產(chǎn)業(yè)化做出應有的貢獻。
