日前，由中國(guó)通信學(xué)會(huì)主辦，天線系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟承辦的“2020 5G通信與天線產(chǎn)業(yè)技術(shù)報(bào)告會(huì)”在北京召開(kāi)。會(huì)上，包括中國(guó)工程院院士、天線系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席、天線與射頻技術(shù)委員會(huì)名譽(yù)主席段寶巖，國(guó)家信息中心電子政務(wù)中心處長(zhǎng)劉增明，三大運(yùn)營(yíng)商專家，華為、京信等天線產(chǎn)業(yè)鏈廠商，以及院校專家紛紛就5G時(shí)代豐富場(chǎng)景下的天線需求、解決方案以及未來(lái)天線技術(shù)的演進(jìn)進(jìn)行了分析和探討。

今年，5G發(fā)展如火如荼。工信部最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年10月，我國(guó)已累計(jì)開(kāi)通5G基站超過(guò)70萬(wàn)個(gè)，終端連接數(shù)超過(guò)1．8億個(gè)。取得這一成績(jī)，除了來(lái)自“新基建”政策的推動(dòng)，還有整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。作為移動(dòng)通信的關(guān)鍵一環(huán)，天線承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重任，可以說(shuō)天線是5G新基建的重要組成部分，也是無(wú)可替代的部分。

中國(guó)工程院院士段寶巖指出，天線技術(shù)的發(fā)展仍有很大的空間，當(dāng)前天線正向著小型化、輕量化、多頻化、集成化、智能化的方向發(fā)展。與此同時(shí)，除了現(xiàn)階段談的較多的地面基站天線外，還有面向未來(lái)的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的天線?！耙虼诵枰鞣叫纬珊狭?，推進(jìn)并引領(lǐng)天線技術(shù)向前發(fā)展，助力我國(guó)通信事業(yè)發(fā)展，天線系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立的初衷也是如此?！?/p>

運(yùn)營(yíng)商悉數(shù)登場(chǎng)，共話5G天線需求

5G作為“新基建”的排頭兵，以其大帶寬、低時(shí)延、大連接的特性，從一開(kāi)始就被賦予了構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的歷史使命，從而加速全社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程，助力我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。國(guó)家信息中心電子政務(wù)中心處長(zhǎng)劉增明表示，“新基建”將成為構(gòu)建數(shù)字化生態(tài)的堅(jiān)實(shí)“底座”，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增添動(dòng)力，從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈高效協(xié)同，有力支撐產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。

中國(guó)移動(dòng)研究院高級(jí)專家劉亮從標(biāo)準(zhǔn)化的角度，對(duì)3GPP R16演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了解讀，并對(duì)R17進(jìn)行了展望。劉亮表示，R16標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)目標(biāo)基本達(dá)成，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)移動(dòng)帶寬、海量機(jī)器類通信、超高可靠低時(shí)延通信“能力三角”的夯實(shí)和擴(kuò)展，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率。對(duì)于R17，需要向能力精細(xì)化，業(yè)務(wù)外延化以及網(wǎng)絡(luò)智能化方向發(fā)展。

作為5G網(wǎng)絡(luò)的最終建設(shè)方，運(yùn)營(yíng)商對(duì)當(dāng)前天線與射頻系統(tǒng)的需求和挑戰(zhàn)最有發(fā)言權(quán)。中國(guó)移動(dòng)設(shè)計(jì)院網(wǎng)優(yōu)業(yè)務(wù)部副總經(jīng)理高峰指出，雖然在5G AAU一體化的建設(shè)中，天線的獨(dú)立特征有所弱化，但是隨著移動(dòng)通信向高低頻協(xié)同發(fā)展，即B5G、6G、毫米波等應(yīng)用的展開(kāi)，天線的作用更加凸顯。就目前而言，天線領(lǐng)域面臨四大挑戰(zhàn)，一是移動(dòng)通信系統(tǒng)理論體系和天線基礎(chǔ)理論體系的融合發(fā)展；二是天線向小型化、場(chǎng)景化發(fā)展；三是天線有源智能化、平臺(tái)化方向發(fā)展；四是天線新材料的工業(yè)化是實(shí)現(xiàn)天線技術(shù)革命的催化劑。

中國(guó)電信研究院AI中心高級(jí)專家李艷芬指出，為了滿足5G的不同需求場(chǎng)景以及能力要求，需要引入Massive MIMO這一關(guān)鍵技術(shù)。不過(guò)這也帶來(lái)了天線波束管理、波束配置，能耗，以高低頻協(xié)同組網(wǎng)等挑戰(zhàn)。因而，基于4G／5G協(xié)同發(fā)展、5G多頻組網(wǎng)、智簡(jiǎn)天面架構(gòu)演進(jìn)趨勢(shì)，5G宏站天線應(yīng)向著小型化、多頻化、集成化、智能化方向發(fā)展。此外，5G時(shí)代現(xiàn)網(wǎng)為有源天線和無(wú)源天線共存，無(wú)源設(shè)備主動(dòng)檢測(cè)、診斷并及時(shí)定位仍然是關(guān)鍵問(wèn)題。

中國(guó)聯(lián)通研究院無(wú)線中心三室主任張濤認(rèn)為，5G網(wǎng)絡(luò)須根據(jù)用戶業(yè)務(wù)覆蓋與速率的需求，協(xié)同高、中、低頻率，形成高效協(xié)同的分層覆蓋，中國(guó)聯(lián)通當(dāng)前重點(diǎn)推動(dòng)2．1GHz＋3．5GHz 5G高低頻協(xié)同覆蓋，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的彈性覆蓋。同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)4G和5G網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期共存，通過(guò)動(dòng)態(tài)頻率共享（DSS）技術(shù)，提高頻譜利用效率，實(shí)現(xiàn)4G／5G系統(tǒng)容量的彈性調(diào)整。另外，面向室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景，持續(xù)推進(jìn)5G微站向云化、融合化、開(kāi)放化方向演進(jìn)，創(chuàng)新智享上行和室內(nèi)分布式Massive MIMO技術(shù)方案，提升室內(nèi)業(yè)務(wù)能力。具體到天饋系統(tǒng)，應(yīng)朝著定位感知、嵌入式RCU、智能化運(yùn)維、集束接頭、有源無(wú)源一體化、場(chǎng)景化特型天線等方向持續(xù)演進(jìn)。

面向?qū)嶋H落地場(chǎng)景，迎來(lái)新挑戰(zhàn)

中國(guó)移動(dòng)安徽公司網(wǎng)優(yōu)中心總經(jīng)理田磊基于現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)踐，展望了5G天線系統(tǒng)的發(fā)展。據(jù)介紹，通過(guò)創(chuàng)新建設(shè)方案、精準(zhǔn)波束優(yōu)化助力安徽公司網(wǎng)絡(luò)提升。在工程建設(shè)中的應(yīng)用創(chuàng)新包括天饋融合、定義美化罩5G建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)滑輪方式吊裝試點(diǎn)，刀片式交轉(zhuǎn)直應(yīng)用。同時(shí)探究波束賦形優(yōu)化提升駐留和質(zhì)量?jī)身?xiàng)能力。

面向未來(lái)的多頻段、多應(yīng)用、多層次組網(wǎng)。工程建設(shè)方面，深度精簡(jiǎn)天面應(yīng)用，2．6G以下多頻段天饋合并，降低天面資源使用，當(dāng)前業(yè)界已有900M／1800M／FA／2．6G頻段天線合入能力，但缺少對(duì)于Massive MIMO的合入；挖掘4．9G覆蓋能力提升手段，持續(xù)做厚網(wǎng)絡(luò)，提升用戶感知，不過(guò)當(dāng)前4．9G覆蓋弱于3．5G，業(yè)界暫無(wú)解決方案。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，需要更大的可調(diào)范圍，支撐“全量遠(yuǎn)程優(yōu)化”，降低上站比例，但是電調(diào)范圍有限，各廠家能力存在差異；更窄的波束，結(jié)合跨站聯(lián)合計(jì)算，支撐“靈活時(shí)隙配比”的應(yīng)用，適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求，但當(dāng)前，上下行配比不同的小區(qū)間嚴(yán)重干擾，影響5G性能；更多的流數(shù)，支撐更大容量需求，當(dāng)前受限于天線工藝能力，下行最大波束流為16流；基于智能天線，通過(guò)權(quán)值的動(dòng)態(tài)調(diào)整，降低網(wǎng)絡(luò)干擾，雖然R16引入遠(yuǎn)端基站干擾管理，但解決方案受限。

面向具體的智能鐵路應(yīng)用場(chǎng)景，北京交通大學(xué)教授官科介紹，5G－R發(fā)展的目標(biāo)定位是實(shí)現(xiàn)智聯(lián)萬(wàn)物、賦能萬(wàn)物、助力鐵路高質(zhì)量發(fā)展。一方面，5G－R的發(fā)展要覆蓋鐵路車、機(jī)、工、電、輛、供電等各部門(mén)共“三大類61類”業(yè)務(wù)需求；另一方面，5G－R的發(fā)展要覆蓋鐵路沿線、隧道、車站、站場(chǎng)、室內(nèi)、車廂等全部鐵路通信場(chǎng)景；再一方面，5G－R的發(fā)展要支持終端同時(shí)進(jìn)行車地通信、車車通信、物聯(lián)網(wǎng)等全部業(yè)務(wù)鏈接。

而對(duì)于5G－R設(shè)計(jì)核心關(guān)鍵點(diǎn)，要以智能調(diào)度指揮與列車控制為核心，支撐智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)、智慧出行、智慧物流等智能／智慧應(yīng)用。同時(shí)還要兼顧與其他通信網(wǎng)絡(luò)的智能協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全場(chǎng)景、全鏈接的一體化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)這些核心關(guān)鍵點(diǎn)需要具備三項(xiàng)關(guān)鍵能力，即自動(dòng)小區(qū)規(guī)劃、精確站址規(guī)劃、容量仿真規(guī)劃；以及一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即高性能射線跟蹤。對(duì)于5G－R線性覆蓋場(chǎng)景，官科認(rèn)為，龍伯透鏡天線具備一定的應(yīng)用潛力。

中國(guó)移動(dòng)設(shè)計(jì)院高級(jí)專家趙培指出，電磁環(huán)境日益復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)底嗓已日漸抬升到較為嚴(yán)重的程度，同時(shí)天線及無(wú)源器件品質(zhì)合格率較低，使得移動(dòng)通信PIM研發(fā)成為熱點(diǎn)。目前，從學(xué)術(shù)界及工業(yè)界來(lái)看，我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域PIM的研究及實(shí)踐已接近全球先進(jìn)水平（美國(guó)、北歐）。5G時(shí)代，移動(dòng)通信領(lǐng)域PlM的測(cè)量與診斷，還面臨著儀表小型化、便攜化以及非接觸式測(cè)量的挑戰(zhàn)。700M及微波引入后，還會(huì)對(duì)工藝設(shè)計(jì)及測(cè)量?jī)x表提出新的挑戰(zhàn)。

產(chǎn)學(xué)研齊發(fā)聲，推動(dòng)5G天線成熟

面對(duì)天線的新需求和未來(lái)演進(jìn)的方向，天線產(chǎn)業(yè)鏈有著怎樣的思考。華為技術(shù)有限公司高級(jí)專家何駿濤表示，中頻TDD大帶寬M－MIMO已成業(yè)界共識(shí)，構(gòu)筑起連續(xù)大帶寬的體驗(yàn)。不過(guò)中頻TDD面臨天面資源限制，C位被占；人工操作限制，鐵塔承重限制；疊加建網(wǎng)，總能耗提升等挑戰(zhàn)。

因此，天線需要向極簡(jiǎn)天面，輕量化，高效率發(fā)展。極簡(jiǎn)天面方面，華為推出天線1＋1 2．0理念，以5G為核心，提供更好的5G性能，業(yè)界首創(chuàng)系列Balde AAU，使能單天面極簡(jiǎn)部署。同時(shí)通過(guò)電磁透明技術(shù)，使能1＋1天線面向未來(lái)靈活組合。輕量化／高效率方面，探索新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)。

面向5．5G，根據(jù)定義的UCBC上行超帶寬、RTBC帶寬實(shí)時(shí)交互以及HCS通信感知融合三大場(chǎng)景，也對(duì)天線提出的新的需求和挑戰(zhàn)。何駿濤強(qiáng)調(diào)，5G時(shí)代，將是天線質(zhì)變的開(kāi)始，出現(xiàn)了Massive MIMO天線，未來(lái)5．5G、6G一定會(huì)有更多形態(tài)，更高性能的天線出現(xiàn)。

京信通信技術(shù)有限公司副總經(jīng)理林學(xué)進(jìn)表示，小型化、輕量化、多頻段、集成化是5G天線技術(shù)的演進(jìn)方向，而為了滿足鐵塔、站點(diǎn)對(duì)天線的體積、重量等要求，小型化是一切技術(shù)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上未來(lái)天線主要有三種形態(tài)，即4G／5G融合BSA、AAS、以及A＋P一體化融合天線。對(duì)于5G天線技術(shù)而言，輻射單元及陣列組陣要向空間復(fù)用、合路復(fù)用、透波及去耦方向持續(xù)演進(jìn)；傳動(dòng)及控制系統(tǒng)要向多路傳動(dòng)系統(tǒng)、工參測(cè)量與監(jiān)控技術(shù)等演進(jìn)；此外還需要引入新材料和新工藝。

東南大學(xué)教授馬慧鋒從超構(gòu)材料在天線中應(yīng)用的角度，闡述了東南大學(xué)在等效媒質(zhì)超材料、人工表面等離激元超材料以及信息超材料在天線中的探索研究和實(shí)踐，助力超構(gòu)材料的實(shí)際應(yīng)用，滿足場(chǎng)景化需求。

移動(dòng)通信的發(fā)展，除了標(biāo)準(zhǔn)先行之外，測(cè)試同樣需要走在前面。中國(guó)信息通信研究院西部分院高級(jí)專家向羅勇指出，5G采用大規(guī)模陣列天線，如果仍然采用4G天線的測(cè)試方法，測(cè)試效率極低。為解決幅相配置繁瑣的問(wèn)題，在測(cè)試中采用程控移相系統(tǒng)等設(shè)備，有效的解決了廣播、業(yè)務(wù)波束測(cè)試效率低的問(wèn)題。此外，業(yè)界普遍認(rèn)為，車聯(lián)網(wǎng)將成為5G的重要應(yīng)用場(chǎng)景，傳統(tǒng)測(cè)試汽車天線方式存在明顯缺陷，采用移動(dòng)通信天線行業(yè)逐漸興起的球面近場(chǎng)測(cè)試方式，能夠解決汽車上大多數(shù)天線測(cè)試問(wèn)題。

5G已規(guī)模部署一年，回顧這一年，在具體實(shí)踐過(guò)程中，新業(yè)務(wù)、新網(wǎng)絡(luò)、新技術(shù)，給5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，維護(hù)帶來(lái)全新的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)5G的高效、低成本建設(shè)，天線技術(shù)還需要持續(xù)向前演進(jìn)升級(jí)，特別是在場(chǎng)景分類、天面重構(gòu)、資源共享、能源效率等領(lǐng)域，在這一過(guò)程中需要產(chǎn)學(xué)研用各方通力合作，共同探討技術(shù)方案的可行性。

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