5G毫米波产业发展现状和应用场景分析

目前国内6GHz以下5G系统已经全面商用,行业目光开始转向5G毫米波系统。产业链在毫米波高频器件性能、波束赋形和波束管理算法、链路特性等方面均开展了深入研究。运营商也已经开始从系统应用角度考虑5G毫米波部署和应用问题。毫米波一般指波长为频率为30~300GHz的电磁波。在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5G通信系统的要求。毫米波已经成为3GPP 5G移动通信系统的必要组成部分。     

智能网联汽车频率共存性问题初探

以未来智能网联汽车两大关键部分——“毫米波雷达”与“5G通信”为研究对象,通过理论分析,选取5G通信中n258频段(24.25~27.5 GHz)与窄带毫米波雷达频段(24.00~24.25 GHz)间的相互影响进行研究。通过搭建测试平台,在业内首次实现了车载系统共存性测试。研究结果表明,24 GHz毫米波雷达性能会受5G通信中临近频段的影响,需为两种无线业务提供一定带宽的频谱隔离。此项研究得到了工信部无线电管理局的支持,研究成果将作为国内5G频段规划的支撑材料。     

面向6G的毫米波多频段多天线信道测量系统构建及实测验证

毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术.设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战.针对这一需求,本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统,可以覆盖24.25～28.5 GHz、31.8～33.4 GHz、37～42.5 GHz等毫米波频段,支持最高16×16天线配置.首先介绍该信道测量系统的架构与性能指标,提出多通道并行校准方案以及测量数据处理算法;其次,基于该信道测量系统开展26 GHz室内外场景的信道测量实验,分析路径损耗、时延扩展以及奇异值扩展等信道统计特性.通过对实测结果分析,验证了该信道探测器用于毫米波段测量的有效性.     

5G毫米波在室内的应用及探讨

随着移动互联网和物联网带来的庞大数据业务需求,使得频谱资源逐渐趋于饱和,而高频段毫米波可用频谱资源丰富, 能够有效缓解频谱资源紧张的现状,满足5G移动通信系统大容量和高速率传输等方面的需求。业界对此高度关注,开始加速5G系统高频段毫米波的研究级应用。本文主要针对5G毫米波通信技术,通过室内链路预算仿真结果,探讨毫米波在室内应用场景。     

太赫兹信道测量研究与实测结果分析

太赫兹通信技术是下一代无线通信的关键技术之一。相较于5G的毫米波频段,太赫兹频段的电磁波波长更短、波束更窄、抗捕获能力和抗干扰能力更强。但另一方面,更高的频率意味着更大的衰减。在太赫兹频段,传播距离相较于毫米波进一步缩短,需要对太赫兹频段的无线传播环境进行测量与建模,作为评估太赫兹通信技术的基础。罗德与施瓦茨公司在信道测量方面有着丰富的研究经验,为推动太赫兹频段信道测量的研究工作,介绍了太赫兹频段时域信道测量和频域信道测量的两种方法,并基于罗德与施瓦茨公司的信号源和频谱仪,分别在158、300 GHz频段对常见通信场景如城市街道峡谷、室内购物中心等进行了信道测量,并分析了信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR)。太赫兹技术已经在业内具有了一定研究基础,但仍有许多技术挑战亟待解决。通过对信道测量方法的介绍和对实测结果的分析,对太赫兹频段下的信道特征进行了研究与总结,为后续太赫兹相关领域的研究工作打下了基础。     

5G系统部分频段电波穿透损耗对比测量与室内覆盖分析

5G系统中Sub 6 GHz和毫米波频段的综合结合应用是提供优质覆盖的关键,但某些频段易被障碍物遮挡,穿透性不足,为解决此问题,对典型建筑材料,如钢筋混凝土承重墙、单向透明玻璃、8 cm干燥石膏板非承重墙、干燥木门及组合物等的电波穿透损耗进行研究。基于测量的分析表明:5G毫米波从室外宏站覆盖室内是困难的,同时由于无源室内分布系统在毫米波频段传输损耗较大,传统的无源室内分布系统难以满足5G毫米波覆盖的需求,未来5G毫米波室内覆盖将主要依靠小基站和毫米波光载射频系统,由于传播环境的复杂性,无线工程师在5G毫米波室内覆盖规划工作中需要“一楼一策”,规划中测量工作的比重会显著上升。     

毫米波卫星通信及抗雨衰技术

卫星通信经过几十年的发展巳成为现代强有力的通信手段之一，但随着现代多媒体通信和个人通信的高速发展，低频段的卫星通信巳不能满足现代通信宽带的要求，使用更高频段的毫米波是卫星通信发展的必然趋势。毫米波卫星通信具有带宽大、干扰小等特点，但由于降雨衰减较大，研究毫米波卫星通信的抗雨衰技术成为卫星通信技术研究的热点。我国应密切注意卫星通信发展的最新趋势，加大力度进行高频段卫星通信系统的研究和开发。     

5G毫米波无线网络架构及部署场景研究

5G需要满足不同场景下的应用需求,提供高带宽、大连接、低时延的能力,未来毫米波将作为5G低频段的补充,满足5G在热点区域极高的系统容量需求。本文首先分析了介绍了基于5G毫米波的发展情况及传输性能,然后分析了5G毫米波通信的三种网络架构,再结合未来可能的应用需求,提出了5G毫米波通信的主要部署场景及应用案例。     

5G毫米波短距离链路雨衰减特性分析

雨衰减严重影响第5代(the 5th Generation,5G)移动通信系统性能.在路径长度小于1 km的短距离链路情况下,现有雨衰减预测模型调整因子大于1,导致预测雨衰减随路径变短而增大,无法支撑毫米波短距离链路系统设计.通过分析国际电信联盟无线电通信部(Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union,ITU-R)短距离链路雨衰减试验数据,发现湿天线衰减与路径雨衰减相当,得到毫米波短距离链路必须考虑湿天线衰减的结论.建立了湿天线衰减与降雨率的关系模型,分频段对模型参数进行了拟合,拟合结果与实测数据吻合得较好.提出了考虑湿天线衰减的短距离雨衰减建模新思路,可解决短距离雨衰减预测问题.研究结果有助于提高5G毫米波系统余量设计的可靠性.     

面向5G通信的射频关键技术分析

近年来,各国都加强了在5G通信技术领域的研究工作,三星、华为等跨国企业更是走在了5G通信领域的研究前列,这些为5G通信系统的研发和实施工作提供了基础保障。而作为5G通信系统的主要技术,射频关键技术对促进5G通信的发展意义重大。文章对5G通信中的三项射频关键技术(大规模MIMO技术、毫米波频段移动通信技术和同频全双工技术)进行了一些有意义的探讨,希望对促进5G通信的发展能够有所借鉴。     

靶场毫米波信号高灵敏度接收与测试新方法

基于靶场毫米波测试中微弱信号(低至-128 dBm)检测的实际需求,通过信噪比分析,采用外差式宽带多通道快速扫频复合信道化技术,在W频段实现了-128 dBm接收灵敏度的测试系统。同时,设计了毫米波信标源并利用空间衰减理论,提出了一种W频段高灵敏度(-128 dBm)测试的新方法。理论分析表明,测试距离为290m、相应的衰减值约为-121.5 dB时,可提供一个功率最小达到-128 dBm的W频段毫米波信号源。利用标定后的毫米波信号源进行外场实际测量,证明了该测试方法的可行性。     

无线通信应用太赫兹技术研究进展

在过去的几年里,由于不同频段电磁频谱的传播特性差异、对带宽需求以及技术利用能力提升,无线通信应用的电磁频谱不断提高。在通信领域,为满足无线数据传输需求的爆炸性增长,特别是5G通信的发展,毫米波中低频段应用已经成功实现工程化并开始商业化。而对于以光波为载体的更高频率电磁波的光通信,也已经发展了几十年。在常规无线电波(毫米波)与常规光学(远红外)之间,存在着一段长期未能有效利用的空闲频谱资源,目前被统称为太赫兹频段(0.1~10 THz)。太赫兹频段在高速无线通信领域具备明显优势,成为有潜力的6G通信核心技术。可以预见,对这项技术的使用将助力6G通信实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性全面提升的愿景。文章主要关注通信领域,重点介绍了太赫兹频段的特点、构建太赫兹系统功能的器件类型与工艺集成实现技术。最后,预测了太赫兹通信技术的一些应用场景,进而显示出该技术对通信领域和人们日常生活的促进作用。     

5G毫米波OTA系统不确定度评估

5G毫米波频段有许多应用场景。毫米波采用了波束赋形技术,需要基于天线阵列实现。由于毫米波射频前端高度集成,一般不具备射频测试接口,几乎所有的测试项目需要在空口(Over-The-Air,OTA)环境下进行,因此一个可靠、稳定的测试环境是保证测试结果准确的必要条件。然而,OTA系统是由暗室、射频线缆、转台等多个部分组成的复杂测量环境,每一个环节都可能引入相应的测量不确定度,并且传递到最终的测量结果上。此外,毫米波测量具有频率高、损耗大的特点,相对低频更难保证测量系统的可靠性,因此对毫米波OTA系统不确定度的研究具有重要意义。结合典型的5G毫米波OTA测量环境对系统不确定度进行阐述与分析。     

面向6G的毫米波和太赫兹通信技术研究

为解决传统毫米波和太赫兹通信技术通讯速率低的问题,面向6G设计毫米波和太赫兹通信技术。面向6G提取太赫兹频段,构建毫米波和太赫兹通讯质量认知图模型,优化毫米波和太赫兹通信质量转换函数,通过设备注册、密钥预分配,实现毫米波和太赫兹通信。设计实例分析,结果表明,设计技术通讯速率明显高于对照组,能够解决传统技术通讯速率低的问题。     

B5G毫米波和太赫兹技术的背景、应用和挑战

认为在后5G(B5G)和6G时代,毫米波和太赫兹通信在地面无线移动通信及空间通信中都将发挥重要作用。从发展的预期来看,B5G将扩展到毫米波高端频谱,而6G将扩展到太赫兹频段。要将高频毫米波和太赫兹通信推向实际部署,还需要解决射频器件、天线、信号处理复杂度、空间信道建模、组网的一系列关键问题。     

“5G无线信道建模与仿真技术”专刊前言

2015年国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)将第五代(the 5th Generation,5G)移动通信系统正式命名为IMT-2020,其愿景除了满足传统的连续广域覆盖和成倍提高信息传输速率的要求外,还要实现人与人、人与物及物与物的智能互联,呈现出无线通信与互联网、物联网、机器类型通信交汇融合的趋势,实现真正的“万物互联”.从移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发,可归纳出连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠等四个5G主要技术场景,5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战,其用户体验速率、流量密度、时延、能效和连接数将成为不同场景的主要性能指标.众所周知,5G将是与其他无线通信系统共存的异构网络,人们在关注充分挖掘6 GHz以下频段使用效率的同时,也将目光转向拥有大量频谱资源的毫米波频段,当前20～40 GHz频段成为全球5G系统毫米波热点频段.我国工业和信息化部将高频段24.75～27.5 GHz和37～42.5 GHz作为我国5G毫米波技术研发试验的主要频段,大规模天线等更高效的传输技术和使用超密集组网及网络切片等新颖的组网技术的采用离不开对5G信道传播特性和模型的深刻认知.另外,毫米波也是卫星通信系统使用的频段,需要开展5G与卫星系统的兼容性分析研究.     

毫米波无线通信半导体器件技术发展趋势

随着通信产业尤其是移动通信的高速发展,无线电频谱的低端频率已趋饱和。采用各种调制方法或多址技术扩大通信系统的容量,提高频谱的利用率,也无法满足未来通信发展的需求,因而实现高速、宽带的无线通信势必向微波高频段开发新的频谱资源。毫米波由于其波长短、频带宽,可以有效地解决高速宽带无线接入面临的许多问题,因而在短距离无线通信中有着广泛的应用前景。各种半导体器件是信息和通信技术(ICT)的硬件基础,创造性研发满足毫米波无线通信应用的新兴半导体技术和电路,是提升通信系统容量、解决构建新一代通信系统关键问题的主要技术推手。文章沿着毫米波半导体器件技术创新发展脉络,从相控阵等关键技术的系统架构、半导体材料和工艺、器件设计和封装测试入手,分析总结了第五代(5G)、第六代(6G)移动通信技术毫米波系统和器件技术发展趋势。以美国DARPA的MIDAS计划为例,阐释了军用毫米波器件技术的研究前沿和进展。     

基于合成技术的毫米波太赫兹固态功放研究进展

随着下一代通信和装备向着更大带宽和更高精确度的方向发展,毫米波太赫兹频段成为微波技术研究的重点方向。发射功率是太赫兹系统中的关键指标,功率的大小直接决定了系统的作用距离。近些年来,毫米波太赫兹频段的固态功率器件取得了显著进步,推动了国内外太赫兹固态功率放大器的工程实现。本文介绍了国际上毫米波太赫兹频段功率合成技术和固态功放的研究现状,以及我国特别是南京电子器件研究所在W波段与G波段基于径向功率合成技术、矩形波导合成技术以及硅基波导合成技术的固态功放模组的最新研究进展。     

毫米波及亚毫米波的应用

本文提出了毫米波及亚毫米波系统的许多应用,但一般地说,这些系统并未在实际中得到任何重要应用。此报告论述了毫米波及亚毫米波频段所具有的优点及其在使用中的局限性,并探索了它在雷达,通信,辐射计,仪器测量等方面的潜在应用。毫米波及亚毫米波的某些优点有时可认为是它的缺点,这是它在工作时所存在的问题之一。即使毫米波发射机功率或接收机灵敏度与微波频段相同,它也未必能与微波系统的许多主要应用进行兢争。这些较短波长的成功应用多半是由于应用了不同于微波频段的一些特性。毫米波及亚毫米波的特点是应用适当口径的天线所产生的很窄波束,它所具有的很宽带宽,以及大气或其它气体成分与它的相互作用。毫米波及亚毫米波有希望用于环境遥感,抗干扰空间通信与雷达,低角雷达跟踪,高分辩率雷达及成象雷达,甚宽带通信,等离子诊断,频谱学等方面。如果毫米波及亚毫米波系统出现的话,可以看出,其初期工作频率似乎可能低于50千兆赫,而不会比这一频率更高。目前,对这些频段的一些主要系统的使用需要似乎不是很迫切的。研究毫米波在实际中迅速而有价值的应用不是本文的重点,本文的重点将是讨论毫米波及亚毫米波的理论知识和技术。     

5G FR1 OTA性能评估方法研究

0引言5G移动通信容量的增加需要在6GHz以下频段和毫米波频率上,推出配合网络和移动终端的大规模MIMO基站。由于使用动态波束赋形以及被测设备上没有射频测试端口,空口(OTA)测量变得十分重要。幸运的是,采用软件和硬件近场转换的OTA测试解决方案,可以应对这一挑战。5G新无线电(NR)通信系统为了增加移动无线电网络容量。