地铁隧道中5G通信频段大规模MIMO特性分析

来源：电子测量技术杂志2021年第15期北京时间：

作者：王成建，纪文莉，郑国莘

单位：1. 上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室 上海先进通信与数据科学研究院 上海 200444;2.上海申通地铁集团有限公司技术中心 上海 201103

摘要：大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）技术作为5G移动通信中的关键技术，极大提高了通信容量，是轨道交通通信的重要发展方向。本文在真实的地铁隧道环境中针对3.5 GHz与5.6 GHz频段，对32x32的大规模MIMO系统进行了信道测量。根据测量数据，分析了地铁隧道中大规模MIMO信道特性。发现5.6 GHz频段的路径损耗指数略低于3.5 GHz频段。通过对比极化交叉率，发现拱形隧道内对+45°极化与水平极化有更强的去极化特性。隧道内信号的均方根时延扩展（root mean square delay spread, RMS-DS）普遍分布在10 ns以内。此外，发现信道容量随收发距离的增大逐渐减小， 3.5 GHz频段时32x32的MIMO信道容量为54.64 bit/s/Hz，略高于5.6 GHz频段时的53.35 bit/s/Hz。并且发现当天线阵元的极化方式与信道极化特性相匹配或阵元数目增加时，均会引起信道容量的增加。这些发现可以对未来地铁隧道中大规模MIMO技术的应用提供依据。

关键词：地铁隧道;大规模MIMO;信道测量;信道特性