5G 手机天线如何布置
TRP和UE的多面板结构对信号的发射和接收非常重要,协议也对这个有明确的规定,如下:
均匀阵列:来自多个面板的具有相同极化的天线单元分别在水平和垂直尺寸上均匀分布;
非均匀阵列:来自多个面板的具有相同极化的天线单元在水平或垂直尺寸上分布不均匀;
而且,在TRP或UE上基于均匀/非均匀阵列结构的相干/非相干MIMO传输需要重点研究,比如码本设计,校准精度,干扰测量,高级接收机设计,干扰假设等。在本文中,讨论了UE天线阵列在现实中的实现问题,然后讨论了NR大于6GHz的UE天线阵列结构。
对于NR,6GHz以上频带需要多面板结构,因此均匀和非均匀多面板结构是讨论UE天线阵列模型的良好起点。为了有效地实现UE天线阵列,需要考虑实际中的手抓阻碍问题。如果所有UE天线都位于某个小空间内,则性能将对手、脸或其他障碍物的阻挡非常敏感。
关于手抓问题,需要考虑相对分离的UE天线阵列结构,以实现UE天线的现实解决方案。例如,假设手机支持28GHz频段的双向面板阵列通信,其中每个面板都有2×2交叉极化天线面板,天线单元之间有半λ间距,如图1所示。然后,来自不同面板的两个相邻天线之间的距离在水平方向上可以大于6λ,在垂直方向上可以大于14λ。

通过使用非均匀天线结构将UE侧面板阵列定位在相距很远的位置,可以提高UE侧信号接收的可靠性,同时减少现实场景中RF失配的影响。此外,考虑到具有大量天线阵列的天线面板的尺寸,它可以在硬件设计方面提供灵活性,而不是一起定位UE天线阵列。
过去通常假设UE部署全向天线,但这种假设在6GHz以上可能不合适。为了避免高频段中的路径损耗问题,更高的链路增益是必不可少的,因此,UE和TRP的波束赋形被认为是6GHz以上。与传统链路相比,由UE和TRP处的锐利波束产生的高度定向链路对动态环境更加敏感。
另一方面,应当考虑各种类型的UE。例如,UE移动性方面从非常高速和高度可旋转的UE(即手持设备)到无速度和不太可能旋转的UE(即工厂机器)极其不同。此外,对于NR,可以基于用例对UE的类型进行分类。(例如URLLC和eMBB)特别是对于高度可旋转的UE,例如手持设备和VR,或者对于支持URLLC用例的UE,当UE具有如图2所示的定向天线或天线阵列时,基站和UE之间的波束失准问题可能是一个关键问题。

尽管已经同意使用基于定向天线的面板阵列模型进行6GHz以上的NR评估,因此,在覆盖问题仍然存在的情况下,需要支持全向单天线(或交叉极化天线)用于高度可旋转的UE,或用于现实中的URLLC UE。例如,如果高于6GHz的频带仅用于互补目的(non-standalone),则通过牺牲覆盖来提供健壮性可能是更好的选择,因为低于6GHz的NR或传统网络可以提供连接性。也可以考虑具有全向天线和定向天线阵列的UE。因此,还应考虑针对具有多个TRP波束但具有单个UE波束的场景的技术的NR研究。