5G无人机应用中的毫米波波束管理问题研究

随着无人机技术在建筑、能源、农业和公共事业等领域的广泛应用,对无人机通信基础链路提出了新的需求,无人机与5G移动通信的结合将是无人机产业发展的大趋势。5G网络中的中低频段利用率越来越高,研究5G网络中的毫米波高频段应用到无人机是未来无人机发展的新方向。文章对5G无人机应用中毫米波波束管理涉及的相关问题进行了论述,首先阐述了无人机应用场景及通信能力要求,其次研究了5G NR中波束管理的流程,最后对5G无人机在波束管理面临的问题及解决方案进行探讨。     

毫米波波束管理的设计与研究

毫米波是第五代移动通信系统的重要通信技术,因其频谱特性可以利用大带宽承载大量信息,有效提升系统的吞吐量。高频段毫米波传输具有高损耗性,且受环境影响较大,为了支持非视距和移动性,必须支持准确且实时的波束跟踪以确保信号传输质量。波束管理的目的是使得基站与终端之间发送与接收波束对准以提高链路的性能。文中根据3GPP协议规范设计了波束管理方案,包括以下几方面的内容:波束扫描、波束测量、波束上报、波束指示、波束失败恢复。     

一种面向B5G初始接入过程的增强型波束管理机制设计

波束管理是毫米波通信的重要研究内容,5G NR（New Radio）协议中已完整设计了用户在初始接入和连接状态下与基站确定最佳通信波束的流程,然而B5G(Beyond Fifth Generation)场景将使用52.6 GHz以上甚至更高的通信频率,需要更大规模的天线单元对抗路损,导致波束管理在初始接入过程中的信令开销和时延急剧增加。为此,在5G NR协议现有框架的基础上,针对52.6 GHz以上的高频段重新设计了一种专用于波束扫描的信号块（Beam Sweeping Block,BSB）,并提出一种两阶段增强型波束管理机制,用于在初始接入过程中快速确定用户和基站的最佳通信波束,进而完成同步和小区搜索。仿真结果表明,相对于NR中现有的波束管理机制,所提出的增强型波束管理方案可在保证接入性能的前提下,大幅降低初始接入时延。     

5G大规模波束赋形技术综述

大规模波束赋形技术是5G新空口(NR)满足增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延(URLLC)以及海量机器间通信(mMTC)三大场景性能指标的核心技术。从学术研究和产业发展两个角度回顾了大规模波束赋形技术的发展历史,探究了大规模波束赋形技术性能增益的理论源头,分析了验证和测试结果,进一步说明了理论的正确性和大规模波束赋形技术的可行性;针对大规模波束赋形的关键技术展开讨论,从信道建模、传输/接收方案、反馈方案、参考信号设计和天线阵列设计等角度分析大规模波束赋形的技术瓶颈和可能的解决方案;介绍了大规模波束赋形技术在5G NR中的标准化方案,包括传输方案、信道状态信息获取机制、参考信号设计、协作方案和波束管理等,剖析其设计机理并指出了设计上的一些缺陷。最后对大规模波束赋形技术的演进方向做了总结和展望,梳理了进一步增强的技术方向。从产学研用等多个角度解析大规模波束赋形技术的发展脉络,希望为相关研究提供有益的指导和借鉴。     

5G-Advanced发展趋势分析

目前,5G标准制定进入了5G-Advanced演进阶段。5G-Advanced将赋能5G产生更大的社会和经济价值,并在5G的基础架构上初步探索6G的潜在技术。为了研究5G-Advanced的技术发展路径,研判5G-Advanced的应用策略,需要分析5G系统商用网络的运营情况和场景演进需求,结合5G-Advanced研究规划和Rel-18立项内容,从标准化角度和技术发展角度分析5G-Advanced在宽带能力提升、效率提升、垂直场景和行业能力、新领域探索等方面的典型技术特征。在此基础上讨论5G-Advanced的发展演进趋势。     

1G~5G通信系统的演进及关键技术

从第一代移动通信系统(1G)到第五代移动通信系统(5G),我们可以利用的通信资源从频率扩展到时间资源、码字资源以及空间资源等,经历了系统架构、多址技术和业务等多条技术路线的演进和发展,通信系统的通信容量越来越高,通信速率越来越快,能量效率、频谱效率也不断提升.研究1G到5G系统架构、多址技术和业务的演进,将对5G标准的制定具有重要的参考价值.     

5G多天线增强关键技术研究

为提高频谱效率、系统容量和吞吐量，实现更高的峰值速率，无线网络建设从4G LTE时期开始普遍应用多天线技术。随着5G网络商业部署的推进和无线技术的快速发展，新的业务形态逐渐形成，对应的服务质量需求更加严格。为满足新型应用的用户服务体验，无线技术在信令延迟、信令开销、频谱效率和覆盖范围等方面持续演进，在多天线技术研究中形成了各种解决方案。介绍了5G NR MIMO增强技术方案与标准演进，分析了关键技术的原理与性能优势，并对多天线技术增强演进方向进行了展望。     

TD-LTE多用户双流波束赋型技术分析和评估——中国移动通信集团公司研究院无线系统研究员金婧演讲(摘录)

频谱资源的严重不足已经日益成为移动通信网络进一步发展的瓶颈,多天线技术可在不增加带宽的情况下有效提高传输效率和频谱利用率,因而获得广泛的青睐。1多用户双流波束赋型技术原理3GPP Rel-9定义的传输模式8(TM8),将无需用户反馈码本的单流波束赋型扩展到单双流自适应波束赋型方案。根据调度用户的情况不同,TM8双流波束赋     

5G波束赋形优化的典型场景立体覆盖研究

5G波束赋形技术是5G NR满足增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延(uRLLC)以及大规模机器类通信(mMTC)三大场景的核心技术之一.本研究采用大规模波束赋形增益计算方法对大规模波束赋形技术的实现原理、CSI反馈机制、波束扫描和波束管理的实现机制进行分析,研究发现波束赋形技术可以对水平和垂直方向进行扫描,增加了...     

基于5G Massive MIMO的波束级MR研究与应用实践

随着5G网络逐渐步入存量优化阶段,单纯基于MR的数据无法体现场景用户的深度覆盖水平,且在运维过程中,如何精准定位以提升规划准确度、如何降本增效以提高运维效率成为了重要课题。在传统MR覆盖优化的基础上,利用当前5G独有的波束级MR测量,可以使Massive MIMO权值优化从典型波束场景,向自定义波束场景演进。将成熟的MR立体分析方法应用到自定义波束领域,再次提升深度覆盖问题的优化方法的准确性和灵活性。经验证,SSB RSRP均值可提升1dB,重叠覆盖率改善了1.22%,大幅改善了5G用户的网络质量。     

基于5G技术的无线通信系统设计

5G技术是一种全新的无线通信技术，其通过高频带、低时延、大容量优势以及强大的连接能力等优势，实现了快速的数据传输和更好的用户体验。其关键技术包括MIMO（多输入多输出）技术、Beamforming技术、超密集波束技术等。这些技术的应用可以大大提高无线通信系统的吞吐量和传输效率。文中主要分析了基于5G技术的无线通信系统的架构、发射端和接收端的设计，以期为用户提供更加高效、可靠的无线通信服务。     

5G NR信号辐射性能及空口测量要点（下）

为满足日益增长的移动通信需求,5G采用了新的信号空中接口技术,称为5G NR。相比4G LTE,5GNR对开场空口信号测量和监测提出了新的要求,带来了新的挑战。因此,如何在开场对在用5GNR基站发射机开展参数测量和干扰监测,便成为一个亟待解决的问题。本文首先从空口监测的角度梳理了5G基站使用的有源天线、波束赋形、新空口技术,再通过仿真说明了对波束赋形信号和带外发射监测的技术要点,最后通过实际信号阐述了使用门控频谱的监测方法。     

基于5G网络的1+X立体覆盖研究

在5G NR中,整个系统都以波束为中心进行设计,因此相比2G/3G/4G,5G覆盖在波束赋形的基础上,可以实现前所未有的灵活性。5G网络发展初期以快速覆盖为目的,采用单一的8波束配置,无法满足高楼场景的特殊覆盖需求。本文创新性地提出1+X立体覆盖方案,介绍了其基本特点和实现原理,并结合实际测试验证了1+X波束配置相比传统8波束带来的增益,证实了1+X立体覆盖方案的有效性。     

4G与5G网络互操作部署策略研究

未来4G与5G网络将会长期共存,共同发展,运营商在整个网络建设过程中需重点考虑4G与5G制式共存下的系统间的互操作。因此,本文根据3GPP Rel-15标准要求,讨论了融合网元部署策略、N26接口开启策略、语音方案选择、切换方案选择等4G/5G互操作过程中面临的关键问题, 分析出4/5G网络共存下互操作关键部署策略,为后续运营商在网络演进中选择部署策略提供参考。     

Massive MIMO技术4G化应用研究

作为下一代移动蜂窝网通信（5G）的关键技术之一,Massive MIMO具有极高的频谱效率和能量效率,能大幅提高系统的吞吐量;在其4G化应用研究中,主要挖掘在下行精准波束赋形、上行增强接收分集以及波束三维可调等方面性能;本文通过对Massive MIMO技术4G化标准进度、产品情况及测试情况分析,进一步验证了它的技术优势,指出存在问题和提出解决思路,并总结了Massive MIMO技术4G化应用的推荐场景,为该技术后续研究和规模应用提供一定的指导。     

密集城区5G广播波束配置策略研究

5G移动通信关键技术在于波束赋形,以及波束多样性带来的垂直角度覆盖增益,配置不同的波束赋形权值,小区水平和垂直覆盖增益各不相同。5G TDD 3.5G频段分配17种波束配置模式,开网默认S0模式垂直波宽小、电子下倾调整范围小、电子方位角不能调整、覆盖局限性大。通过结合城区地域特色结合理论模型搭建、仿真支撑、路测数据验证、室内CQT验证、系统指标同步评估、验证结果合理性整体评估的方法,给出适合城区的5G小区广播波束配置组合模式,提升室内外整体覆盖能力。     

面向5G的大规模MIMO天线的波束规划及天线选型探讨

大规模MIMO天线技术作为5G技术的关键,在解决超高容量和多用户连接的问题上极具优势。天线的实际增益效果与多波束的管理和天线的选型紧密相关。基于此,本文先行阐述了大规模MIMO天线的波束形成技术,提出了不同场景下的多套波束规划方案,并进一步地对不同覆盖场景给出天线选型建议,为5G的网络设计与建设提供切实可行的参考依据。     

5G物联网技术标准演进研究

本文针对未来5G物联网的技术及标准演进路线进行了研究,重点分析了5G星地网络架构与5G卫星物联网标准演进现状,提出了对中国星地物联网的展望。除此之外,还对5G物联网另一个演进方向NR RedCap进行了介绍。     

一种用于5G移动通信的毫米波大规模天线系统

毫米波大规模天线是目前5G研究中的热点技术之一,毫米波大规模天线可提供高增益波束和大带宽,能有效提升系统能量效率和容量.面向未来5G移动通信需求,提出一种基于数字-模拟混合波束形成架构的毫米波大规模天线设计方案.采取该方案,天线内部各单机功能界限清晰、接口明确,可极大提升天线系统的可测试性和可批量生产性.基于该设计方案...     

面向融合、智慧、低碳的5G技术演进

<正>在过去的几年中,5G的高质量发展已成为中国信息通信业浓墨重彩的一笔。无论是网络规模和创新水平,还是促进转型升级的行业应用落地,我国5G发展在全球都可圈可点。如今,面向未来的技术演进,5G正在迈出崭新的步伐。2021年4月,3GPP正式确定了5G演进标准名称为5G-Advanced,并在2021年12月批准了首批无线电接入网（RAN）及系统架构（SA）两大领域的Release 18(Rel-18)标准立项,