「5G破局技术」新型龙伯透镜天线？

何宇奇 19021210816 （智慧宇宙新物种的诞生）

「5G破局技术」新型龙伯透镜天线？

1. 透镜天线是一种射频波束成型（RBF：Radio Beam Forming）技术，跟相控阵天线类似，如果用作单用户波束赋形（SUBF）可以用于提升覆盖，而用作多用户波束赋形（MUBF）则可等价于小区分裂。RBF跟5G没有直接关系，龙伯透镜天线在4G LTE时代就有应用。

2. 通常为了更灵活地控制波束成型方向和控制用户之间的干扰，数字波束成型（DBF：Digital Beam Forming）一般为主流，但是DBF的天线自由度太高，需要耗费大量的基带计算资源，因此不管是LTE还是5G，小带宽高价值频谱场景（Sub-6G）才会纯采用DBF。

3. 为了降低计算资源消耗，又可以利用一定的天线自由度，通常会把DBF和RBF都结合起来，就是混合波束成型（HBF：Hybrid Beam Forming），当前5G mmWave就采用HBF。

其实透镜天线是一个老的理论，国外已经有产品了。但据说只有全世界只有两个国外厂家做出天线来了（还不是美国的哦）。而且超级超级贵。因为专利，因为需要手工精细操作。有的帖子已经提到了。轻微的误差，性能就差异很大。

相控阵区分波束的原理是要在原始信号里面减掉相邻波束的信号。问题来了。你怎么知道邻信道里面发送的是1还是0？从信息论来说，未知的比特才有信息量啊。如果你本身对自己接受的信号是0还是1的可靠性都低，那么邻波束参考你的解调结果去剔除你这个波束的干扰，可靠性就低了。所以为了减少误码率，就要在空口上增加大量的辅助符号（不仅仅是参考信号那么简单，信道编码也为此做出了牺牲）。这意味着每符号的信息量下降。

如果能在物理上就提高相邻波束的隔离度，那么不但运算量会大幅下降，最主要的是，在隔离度足够的波束之间，完全不用做相干运算，也完全不用为此发送辅助符号。每符号信息量也得到了提升。

所以一直以来，超窄波束成型技术都是智能天线梦寐以求的东西，这里面已经实用的，就有透镜天线技术。

理论上，这就是一个针对厘米波，电磁波的凸透镜。两大优势是极其优秀的：

1.更少振子实现高增益。透镜聚焦原理不啰嗦了。

2.极其优秀的旁瓣抑制。对邻波瓣干扰，理论上可以比相控阵优秀10dB以上。（灵魂画手不要介意）

目前5g对比4g，在协议上绞尽脑汁，每比特赫兹性能提升太慢了。masive mimo理论上128振子也只能区分32波束，目前产品计算能力及工艺精度下，理论上限也只能实现16波束。放到现网就更惨，实际也就比双通道天线提升三倍。原因就是波束之间相干性指标不够优秀。

如果透镜天线能实现理论目标，邻波束复用应该可行了，隔一个波束同RB复用肯定没问题，那么水平8波束，提升4倍很轻松。假如是水平垂直8*8。那么16倍也很轻松了。哪怕考虑用户分布打折，也是8倍啊。比现在的3倍复用，那是代差。

上面说的是理论上的优秀。但是毕竟只是理论上的。现实产品有了，美国特朗普就职演说上就用了。但这个东西目前只能是手工黏贴多层透镜材料。而且对精度要求极高。这导致了天线价格极高。

据我了解，目前国内算是突破，终于有了相关技术，据说某厂的设备，在第三方外场测试中确实极其优秀。但这是不是用手工精心挑选的，成品率多高。则依然是没有办法知道的。

价格高还是小事。用于通信保障只是短暂使用，还可以和厂家签订服务合同，确保这个天线性能不足立马更换。普通的5G站天线是要放到室外长期使用的。这种精度要求极高的塑料（高分子材料）制品，风吹日晒的，机械结构肯定会变化。而电磁波透镜正好又是很怕机械结构变化的。

中国三个运营商都有意向，而且确实已经有了试点。也可能会公开招标。但最终能不能满足网络需求，还是那句话：有待实践检验。