5G毫米波关键技术研究和发展建议（下）

5G毫米波关键技术研究和发展建议（下）

3.4大带宽通信能力5G毫米波的峰值速率与带宽、帧结构、支持的流数、调制阶数等因素有关。与5G低频类似，毫米波系统支持4流和8流的传输，以及64QAM和256QAM调制方式。帧结构方面同样继承了5G低频的灵活性，在带宽方面毫米波系统具有极大的优势，可支持400M和800M的带宽，具备超大带宽通信的能力。在毫米波外场测试中，在近点进行了毫米波小区峰值容量测试。其中，系统支持4流，采用帧结构DDDS，即三个连续的下行slot、一个特殊slot（配比为0:2:12）。表4给出了不同带宽的上下行峰值吞吐量：表4上下行、不同带宽、不同调制方式下的近点速率业务类型带宽调制方式DLUDP400M256QAM5.0164QAM4.21800M256QAM9.3164QAM7.51ULUDP400M256QAM90164QAM720800M256QAM191064QAM1430从外场测试结果可以看到，5G毫米波系统在800MHz带宽情况下，小区下行峰值速率可以达到9.31Gbit/s，上行峰值速率可以达到1.91Gbit/s。除了对毫米波下行传输技术的研究，中国联通也提出基于5G毫米波的上行增强方案。在保证下行业务高传输速率的前提下，采用大上行时隙配比，比如采用DSUUU的帧结构配比方式，上行理论峰值容量将达9Gbit/s，实际速率预计可以达到6Gbit/s以上、单用户速率可达3Gbit/s以上，可以实现提高整个网络上行容量的目的。45G毫米波部署场景分析从毫米波传播特性和覆盖能力考虑，5G毫米波适合部署在相对空旷无遮挡或少遮挡的园区环境。典型的部署场景如下：（1）5G品牌价值区从产业链成熟和网络部署进度角度考虑，国内5G毫米波系统商业部署时间点比6GHz以下频段5G系统晚2年左右，预计届时5G6GHz以下频段系统已经完成大部分城市重点区域覆盖。所以毫米波在部署初期将与6GHz以下频段的5G系统结合，形成5G系统高低频混合组网方式，用于重要品牌价值区域的覆盖，提升品牌价值，或者用于人流密集场所和热点区域的吸热，提供进一步的大容量上传能力。（2）大带宽回传场景毫米波可以作为无线回传链路，利用高达800MHz带宽、10Gbit/s的系统峰值速率，解决一些场景无法布放光纤或布放光纤代价过高的固定无线宽带场景。或者毫米波自回传组网方案：一方面基站为终端提供服务，一方面通过站间对打实现无线回传，这种方式可以作为无法布放光纤回传时的灵活解决方案。（3）园区专网5G毫米波系统与MEC、AI技术相结合，可以为覆盖区域提供“大容量高速率+本地化”的智能解决方案，满足行业客户低时延、大带宽、安全隔离的需求。55G毫米波技术发展建议5.1尽快出台5G毫米波频谱规划在工信部无线电管理局发布的《2019年全国无线电管理工作要点》中，明确提出“适时发布5G系统部分毫米波频段频率使用规划，引导5G系统毫米波产业发展”。5G毫米波频谱规划有望在2019年出台。只有尽快明确国内毫米波频谱规划和划分，产业链特别是高频器件产业才可以有的放矢，5G毫米波产业才能尽快发展成熟。5.2完善技术标准和测试方法应尽快完善毫米波系统的相关标准，明确毫米波系统射频OTA测试方法，满足对方向性指标、全向性指标和共址指标三类指标进行测试的要求。应尽快推进国内毫米波OTA射频测试，推动解决OTA测试中出现的测试环境、仪表器件和算法设计、测试效率、测试成本等多方面问题。在紧缩场等环境下保证指标测试方案的可行性、可靠性、准确性、低成本和高效率。在设备能力方面，毫米波系统应支持200MHz、400MHz单载波能力，应支持多载波聚合、总带宽800MHz的能力。毫米波设备应支持64QAM和256QAM调制方式，支持4流和8流数据传输。系统峰值传输速率应达到10Gbit/s以上。5G毫米波频段系统需要具备较好的波束管理算法，包括控制信道和数据业务信道设计、波束选择、波束反馈、波束指示以及波束恢复等，保证UE在移动过程中的波束选择与波束跟踪，保证UE在遮挡情况下的波束切换与波束恢复能力。5.3推动高频器件研发和整机测试进度器件方面，要求支持多种毫米波频段以及太赫兹频段，兼顾成本和性能。推动高频模拟器件与芯片在民用通信的器件材料工艺成熟度发展，汇聚产学研用力量，打造成熟的高频段射频器件与芯片产业链。6结论本文从毫米波产业成熟度入手，分析毫米波关键技术和发展现状。在对毫米波设备进行测试摸底的基础上，根据毫米波系统特性提出5G毫米波部署场景建议。最后站在毫米波产业发展的角度，提出了加速出台频谱规划、加速标准化和高频器件发展的建议。参考文献：[1]洪伟，王海明.毫米波与太赫兹通信技术及应用[J].中兴通讯技术，2018，24（3）：1.[2]TSRappaport,SSun,RMayzus,etal.Millimeterwavemobilecommunicationsfor5Gcellular:Itwillwork[J].IEEEaccess,2013（1）:335-349.[3]EHossain,MHasan.5GCellular:KeyEnablingTechnologiesandResearchChallenges[J].IEEEInstrumentMeasurementMagazine,2015,18（3）:11-21.[4]彭琳，段亚娟，别业楠.B5G毫米波和太赫兹技术的背景、应用和挑战[J].中兴通讯技术，2019（3）：82-86.[5]何世文，黄永明，王海明，等.毫米波无线通信发展趋势及技术挑战[J].电信科学，2017（6）：11-19.[6]张博.面向5G的毫米波技术应用分析[J].数字通信世界，2019（3）：63.[7]李萍，魏浩，黄静月.高频通信技术[J].中兴通信技术，2019，25（1）：12-18.[8]张然.5G移动通信网络关键技术研究[J].信息与电脑：网络与通信技术，2018（3）：168-169.[9]卢永忠，戚建淮，胡福强，等.探索毫米波通信技术在高铁旅客服务中的应用[J].铁道通信信号，2018，54（5）：50-53.[10]钟旻.毫米波在5G中的应用[J].数字通信世界，2018（12）：3-4.[11]程琳琳.中国电信杨峰义5G高频发展需技术和应用“两条腿”走路[J].无线通信，2017（11）：34-35.[12]SRangan,TSRappaport,EErkip,etal.Millimeter-wavecellularwirelessnetworks:Potentialsandchallenges[J].ProceedingsoftheIEEE,2014（3）:366-385.[13]时翔，崔恒荣.毫米波半导体元器件技术研究发展[J].电子元件与材料，2019，38（3）：1-6.[14]宋旭，陈喆.简述毫米波信号的电磁兼容分析系统及测试方法[J].数字通信世界，2018（1）：39-40+46.[15]SKutty,DSen.Beamformingformillimeterwavecommunications:Aninclusivesurvey[J].IEEECommunicationsSurveys&Tutorials,2016,18（2）:949-973.[16]XueQ,FangX,WangCX.BeamspaceSU-MIMOforFutureMillimeterWaveWirelessCommunications[J].IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications,2017,35（7）:1564-1575.[17]丁昌峰.毫米波通信中波束管理方案研究[D].成都：西南交通大学，2018.[18]张鑫，赵振维，林乐科，等.5G毫米波短距离链路雨衰减特性分析[J].电波科学学报，2017，32（5）：507-512[19]薛春林.毫米波无线通信信道特性分析及优化传输方案研究[D].南京：东南大学，2017.[20]黄宇红，刘盛纲，杨光，等.5G高频系统关键技术及设计[M].北京：人民邮电出版社，2018.[21]朱宇，李先驰.宽带毫米波数模混合波束赋形[J].中兴通讯技术，2017，23（3）：14-19.[22]丁昌峰.毫米波通信中波束管理方案研究[D].成都：西南交通大学，2018.[23]3GPP.3GPPTR38.901V15.0.0:TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetwork;StudyonChannelModelforFrequenciesfrom0.5to100GHz（Rel.15）[S].2018.：张忠皓（/0000-0003-2932-7296）：教授级高级工程师，博士，现任职于中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京