18、5G 通信中的波束赋形天线技术解析
5G 通信中的波束赋形天线技术解析
1. 5G 通信对波束赋形天线的需求
在 5G 通信中，对于时间关键型服务，需要以 99.999% 的可靠性保证低延迟。为实现这一目标，波束赋形天线和其他智能天线（如大规模 MIMO）会执行传输链路特征化的重要功能，以此优化天线的主要参数设置，并精确确定最终用户的地理位置。通过建立专用通信链路并找到最短路径，能够以高可靠性优化延迟和带宽可用性。
此外，频率准确性和抖动对无线电信号的生成和检测也有重要影响。在 LTE Advanced 中，频率和相位同步精度的要求分别为十亿分之 50 和每毫秒十亿分之 50（使用 IEEE 1588 精确时间协议）。随着波束赋形天线技术的进步，预计 5G 会在这些方面有显著提升，时间同步有望低于几十纳秒。
不过，基于智能天线引入波束赋形的创新可能会增加功耗、复杂度和成本。由于 5G 部署需要大量的基站和阵列天线，因此推动设备的极端集成以减小其占用空间变得十分重要，同时还需降低功耗，以合理的能耗部署大量所需的基站。可以假设在保持当前功耗水平的情况下，将业务量提高 1000 倍。引入新的技术进步有助于实现紧凑、低成本、低功耗且具有出色无线电性能（如极低的相位噪声和有限的斜视现象）的波束赋形解决方案。
2. 波束赋形天线的工作原理
波束赋形天线被引入 5G 系统，其能够将无线电波束指向特定区域，并调整方向以减少与相邻无线扇区的干扰，从而可以用毫米波和微波频率的无线电波束覆盖多个拥挤的小区域。未来，有望增强波束赋形能力，使无线电波束能够跟踪用户，同一天线可以发射多个波束。但为避免干扰，覆盖相同或相邻区域的无线电波束需使用不同频率，因此需要采用多个许可频率。