图 超大规模MIMO信道测量、特性观测与性能分析
在国家自然科学基金青年科学基金（A类延续）项目（批准号：62525101）资助下，北京邮电大学张建华教授团队在面向第六代移动通信系统（6G）的信道建模研究方面取得进展。成果以“被3GPP采纳的面向6G的6–24 GHz（FR3）超大规模MIMO近场传播与空间非平稳信道模型（Near-Field Propagation and Spatial Non-Stationarity Channel Model for 6–24 GHz (FR3) Extremely Large-Scale MIMO: Adopted by 3GPP for 6G）”为题，于2026年1月5日在线发表于《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》。
6–24 GHz（FR3）频段被第三代合作伙伴计划（3GPP）无线接入网络96次会议、国际电信联盟2023年世界无线电通信大会确定为6G主频段，结合超大规模MIMO技术的超大孔径阵列形成高增益窄波束，可实现超高数据速率与广覆盖。为加速6G标准形成和技术研发，亟需开展针对FR3频段的信道模型研究，揭示该频段无线信号传播特性。
围绕FR3频段信道建模，张建华教授团队研制了1536阵元的超大规模MIMO信道测量平台（图a），通过实测数据证实传统5G信道模型的“远场”与“空间平稳”假设在超大规模阵列配置下已不再适用，并分析了原因：一、超大规模MIMO阵列孔径显著增大且FR3频段波长更短，用户易处于近场区域，导致阵元间相位非线性变化（图b）、多径离开角/到达角随阵元位置偏移（图c），传统平面波模型无法准确刻画；二、超大规模MIMO阵列孔径增大，部分遮挡与不完全散射导致不同阵元面临的多径传播环境差异显著，阵元间信号功率统计特性波动（图d），造成空间非平稳性，现有空间平稳模型难以捕捉这一物理特性。
针对上述问题，该研究团队在TR 38.901技术报告原有信道模型基础上，提出“双维度参数扩展机制”。一方面增加阵列维度，将信道参数从传统的全局统一值拓展为与天线阵元索引相关的动态变量，通过阵元级参数演化刻画近场球面波传播的非线性特性与空间非平稳引发的功率波动；另一方面建立了“物理特性—模型参数—标准接口”的映射关系，将近场传播的球面波源距离、空间非平稳的功率衰减因子等参数通过标准化接口融入原有模型，确保与系统级仿真工具兼容。室内热点场景下的测试结果表明，新信道模型将频谱效率预测误差从2.47 bps/Hz降至0.6 bps/Hz，验证了其对近场传播特性的刻画能力（图e）；城市微蜂窝场景下的测试结果表明，新信道模型通过引入空间非平稳特性，比传统空间平稳模型更精准复现了真实场景多径能量衰减规律，信号强度与基线模型误差小于0.17 dB（图f）。
该成果被3GPP无线接入网第一工作组第121次会议纳入TR 38.901技术报告，为6G FR3频段超大规模MIMO系统的链路设计、资源分配与性能优化提供了基础支撑。