面向大规模天线系统的稀布阵技术研究与评估

楼梦婷，金婧，王菡凝，王启星，王江舟

（1. 中国移动通信有限公司研究院，北京 100053；2. 肯特大学，英国 坎特伯雷CT2 7NZ）

1 引言

移动通信网络是数字经济发展的核心基础设施，加速了社会的信息化和数字化。5G作为当前信息通信业发展焦点，正在逐步部署和发展商用。随着行业应用需求不断扩张，移动通信容量不足以成为“互联网+”应用持续创新和快速发展的瓶颈。大规模天线阵列（massive multiple-input multiple-output，mMIMO）技术作为B5G（beyond 5G）[1]以及6G[2]的核心技术之一，可通过部署更大规模的天线阵列获得更高的频谱效率和系统容量[3-4]，满足未来人们更高的移动通信服务需求。目前天线产品在迎风面、体积、重量、功耗等方面已达到商用部署最大规格，未来天线阵列的规模持续增大，天线阵元数以及射频通道数将进一步增多，基站硬件设计将面临天线阵面尺寸扩大、重量显著增加、馈电网络更加复杂的挑战。在此背景和需求下，研究者们提出了数模混合预编码、低比特量化mMIMO等方法降低mMIMO系统的功耗和硬件成本。例如，文献[5]首次从理论上证明，即便是用1 bit的ADC，只要mMIMO天线数足够多，系统就可采用任意高阶PSK信号传输信息。除上述研究之外，面向B5G/6G的天线阵列设计需要考虑天线的优化布局，降低天线阵列规模持续扩展带来的实际部署压力。

稀布阵是一项解决上述问题的潜在使能技术[6-7]，通过优化阵元位置分布、激励幅度等，减少天线和射频通道数，且保证阵列方向图与同口径均匀阵相近。此时，相邻天线阵元的阵……