5G 基站真的可以做到和 4G 基站一样全国无死角覆盖吗?
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发布时间：2022-05-08 18:14
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时间：2023-07-29 13:39
在仿真条件下，5G宏基站（非毫米波基站）的下行覆盖半径可以做到和4G基站一样。这里的仿真条件指的是：特定模型、基站装备massive MIMO天线等等....
1、电磁波的传播特性
在最理想情况下，针对下行信道（基站到手机终端的数据传输），基站电磁波的自由空间损耗可以从Friis Transmission Equation得到：
考虑到用户终端的多样性，我们通常会认为终端相关参数运营商无法修改，那么当终端接收功率确定时，电磁波传输距离会受到电磁波频率、基站天线配置、基站发射功率的影响。
4G LTE所采用的主要频段是1.8GHz~1.9GHz，2.3GHz~2.6GHz，而5G NR所采用的主要频段是3.4 GHz~3.6 GHz、4.7 GHz~4.9 GHz。这意味着5G NR的工作频率会更高，那么考虑上述方程，很明显更高的频率会导致电磁波传输距离下降。因此，当其它条件相同时，5G基站的覆盖范围比4G基站覆盖范围更小。
2、5G中的新天线技术，以massive MIMO为代表
但是5G中其它技术显然会同样改变，我们讨论的时候不能忽略这些因素。在这些改变中，我想对基站天线部分影响更大的显然是massive MIMO。
MIMO在LTE中就有应用，现在4G中比较普遍的基站天线是8TR，而5G的推荐配置是64TX。那么根据天线增益公式，64TR大概可以比8TR天线提升3dB左右增益。
同时，考虑为了能够对特定终端获得更强的天线增益，采用了更先进的波束赋形技术。目前基站中一般会采用3-D形式放置天线，这样波束可以比4G基站更加集中，由此而来的天线增益同样会被提升。
需要提一下massive MIMO的配套技术：波束管理。4G基站与用了massive MIMO的5G基站，区别就像电灯泡与手电筒的关系，手电筒所产生的光柱是高增益的波束，但是需要找得到目标，才能提供增益。这与massive MIMO的波束原理是一致的。必须通过波束管理预测用户位置，才能连续不断的提供高增益波束。
同时，massive MIMO带来的是天线增益增强，但是其实还有负面影响因素。比如因为massive MIMO带来的空分复用，所以单位时间内传输的数据量要大于4G，因此会导致终端的编解码需求提升，导致解调门限提高引起覆盖降低。不过总的来说，增益要比负面影响要高很多。
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时间：2023-07-29 13:40
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