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专题
2019/9/16 13:47

5G毫米波移动通信系统部署场景分析和建议

邮电设计技术  张忠皓,李福昌,延凯悦,高 帅

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摘 要:

5G毫米波通信是5G移动通信系统的重要组成部分,是5G满足大带宽需求的必要手段。运营商需要明确5G毫米波部署场景和方案,推动产业链协同发展。从业务发展需求角度对5G毫米波部署的必要性和5G毫米波现阶段的频谱划分、标准化、产业链发展情况进行分析,结合5G毫米波系统测试结果,给出了5G毫米波应用主要场景和部署方案;并从产业发展角度,给出了下一阶段5G毫米波设备、终端的发展建议。

关键词:5G;毫米波;部署方案;发展建议

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.08.001

引言

毫米波一般是指波长1~10mm、频率30~300GHz的电磁波。相较于低频段,毫米波频段有丰富的带宽资源,并且由于传播特性和波束赋形方面的特点,毫米波从50年代开始就被用于雷达等军事方面,随着毫米波器件工艺材料进步和技术民用化发展,出现了车载毫米波雷达和毫米波成像技术,被广泛用于交通、医疗、安检等领域。

毫米波在移动通信发展初期并不是通信行业的首选,一方面是由于4G之前的移动通信带宽要求不高,6GHz以下的窄带宽已经足够满足需求;另一方面由于蜂窝移动通信有规模连续组网的特点,采用传播距离较短的毫米波部署将需要投入更多的建站成本。

但是近年来快速发展的移动通信业务对通信带宽的需求急速提升,按照2015年ITU-RWP5D发布报告M.2083(5G愿景)定义的系统需求,5G将支持至少100Mbit/s~1Gbit/s的边缘用户体验速率,10~20Gbit/s的系统峰值速率。相对于提高频谱利用率,增加频谱带宽以提高系统峰值速率的方法更简单直接。但是,6GHz以下频率资源匮乏,很难找到连续的大带宽满足5G系统需求。移动通信行业的目光开始向高频段转移,毫米波开始成为移动通信发展的重要研究方向。

毫米波频段可以构建高达800MHz的超大带宽通信系统,通信速率高达10Gbit/s,可以满足ITU对于5G通信系统的要求。3GPP在2016年初公布了毫米波信道模型的技术报告3GPPTR38.900,明确了毫米波频段作为5G户外通信频段的可行性。目前,毫米波已经作为3GPP5G移动通信系统的必要组成部分。

相对于6GHz以下频段,5G毫米波落地应用还有很多问题有待解决和进一步完善,如高频器件性能、电磁兼容问题、波束赋形和波束管理算法、链路特性等方面。另一方面,运营商和行业也开始从系统应用角度考虑5G毫米波部署和应用问题。但是部署和应用的相关研究还比较分散,尚未形成明确的5G毫米波移动通信系统应用方向和具体的部署方案。

目前国内6GHz以下5G系统已经从试验网向商用转变,5G毫米波也需要适时开始进行网络部署规划,移动通信行业急需运营商明确5G毫米波NR系统未来的整体需求,明确设备、终端的开发计划。运营商也需要向行业发布明确的信号,推动毫米波产业链成熟,为未来部署做好准备。

本文首先从5G毫米波产业发展现状着手,从频谱、标准化、产业链、部署情况几个方面对毫米波产业成熟度进行分析。其次,在对当前毫米波设备进行摸底测试基础上,明确毫米波设备容量和覆盖能力,从网络部署角度提出5G毫米波部署场景和部署方案建议;最后,从网络部署需求角度,对毫米波产业链的发展方向提出建议。

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