看到網上一份分析報告，說採用了Massive MIMO，和波束賦形技術的5G基站，可以做到和4G基站一樣的覆蓋半徑，這可信麼？
5G 宏基站鏈路預算參數
鏈路預算結果
一般來說，在仿真條件下，5G宏基站（非毫米波基站）的下行覆蓋半徑，可以做到和4G基站一樣。
這裡的仿真條件指的是：特定模型、基站裝備massive MIMO天線等等....
先普及下知識：
1、電磁波的傳播特性
在最理想情況下，針對下行信道（基站到手機終端的數據傳輸），基站電磁波的自由空間損耗可以從Friis Transmission Equation得到：
注：這裡的最理想情況是指無線通信中最簡單的自由空間傳播模型，
即無遮擋、無損耗、無多徑的傳播空間。
實際上現實環境要考慮很多因素，不過從最簡單情況入手，往往能得到一些基礎結論。
考慮到用戶終端的多樣性（誰讓你們亂買手機，摔！），我們通常會認為終端相關參數運營商無法修改。
那麼當終端接收功率確定時，電磁波傳輸距離會受到電磁波頻率、基站天線配置、基站發射功率的影響。
4G LTE所採用的主要頻段是1.8GHz~1.9GHz，2.3GHz~2.6GHz。
而5G NR所採用的主要頻段是3.4 GHz~3.6 GHz、4.7 GHz~4.9 GHz。
這意味著5G NR的工作頻率會更高，那麼考慮上述方程很明顯更高的頻率會導致電磁波傳輸距離下降。
因此，當其它條件相同時，5G基站的覆蓋範圍比4G基站覆蓋範圍更小。
2. 5G中的新天線技術，以massive MIMO為代表。
但是5G中其它技術顯然會同樣改變，我們討論的時候不能忽略這些因素。
在這些改變中，我想對基站天線部分影響更大的顯然是massive MIMO。
MIMO在LTE中就有應用，現在4G中比較普遍的基站天線是8TR，而5G的推薦配置是64TX。
那麼根據天線增益公式，64TR大概可以比8TR天線提升3dB左右增益。
同時，考慮為了能夠對特定終端獲得更強的天線增益，採用了更先進的波束賦形技術。
目前基站中一般會採用3-D形式放置天線，這樣波束可以比4G基站更加集中，由此而來的天線增益同樣會被提升。
需要提一下massive MIMO的配套技術：波束管理。
4G基站與用了massive MIMO的5G基站，區別就像電燈泡與手電筒的關係，手電筒所產生的光柱是高增益的波束，但是需要找得到目標，才能提供增益。
這與massive MIMO的波束原理是一致的。必須通過波束管理預測用戶位置，才能連續不斷的提供高增益波束。
同時，massive MIMO帶來的是天線增益增強，但是其實還有負面影響因素。
比如因為massive MIMO帶來的空分複用，所以單位時間內傳輸的數據量要大於4G，因此會導致終端的編解碼需求提升，導致解調門限提高（就是上述公式中的 )，引起覆蓋降低。不過總的來說，增益要比負面影響要高很多。
3. 覆蓋分析
那麼，如果考慮天線增益，5G基站的覆蓋半徑能和4G基站一樣嗎？
理論上，下行數據傳輸（基站到終端）是可以的，因為天線增益會被提升很多。
5G理論驗證時就有過這種驗證實驗：
實驗環境：
- 採用3GPP TR 38.901 中定義的UMa NLOS（非視距）傳輸模型
注：這種模型是非常接近實際情況的電磁波傳輸模型之一。
數據信道覆蓋範圍：
（下圖紅框是城市宏基站（Uma）覆蓋範圍數據）
5G NR覆蓋能力研究,周嬌,李新,劉磊
可見在限定邊緣速度的情況下，5G 和 4G基站覆蓋基本相當，甚至在室外還會更好一些。
注：這裡是仿真分析，雖然很靠近實際，但是實際情況中由於遮擋等環境因素，相信5G基站應該不會如此理想，但是也不會相差太遠。
還有一個需要指出地方是，實驗中考慮的波束管理問題是非常理想的，不存在不匹配的問題。
我們都知道數據傳輸是雙向的，手機也需要向基站傳輸數據，那麼考慮上行信道，5G基站的覆蓋會怎麼樣？（手機到基站的數據傳輸）
手機上沒有能力部署massive MIMO,而且手機的發射功率也不如基站。因此5G中的上行數據覆蓋範圍會小於下行覆蓋。
這裡可以直接給出仿真結果：
大家可以直接看UMa distance這一項，對比上上一個圖中的下行覆蓋365m(室內）/1121m(室外），上行覆蓋半徑少了一半左右200m (室內）/616m（室外）。
從對比上來看，依然與4G基站上行覆蓋相當。
這個結果其實挺反直覺的，我覺得是因為Tx Power部分增加了3dBm才獲得這麼理想的數據，當然目前沒找到他們這麼做的原因。。。
如果有小夥伴知道，可以提示一下~~
總之，結論是5G基站下行覆蓋確實可以做到和4G基站一樣。
用戶的實際體驗效果可能會因為波束管理/追蹤問題相比4G基站打一點折扣，上行覆蓋會可能會比5G低一些。
如果綜合考慮上下行和實際情況下複雜的遮擋、波束追蹤問題，5G基站會比4G基站覆蓋低；
但是如果不考慮這些，僅僅說理想情況下的下行信道，5G基站覆蓋確實可以與4G一樣。
（半徑不夠加天線也能解決，咳咳.....
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