Page 16 - 网络电信2021年7月刊下
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米波频段和中低频段的标准化工作，NR  R15是包含5G毫米波技
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            术的第一版5G标准。R15中明确了5G通信系统将主要使用FR1和
            FR2两个频段，其中前者的范围为410~7125MHz，后者的范围为
            24.25~52.6GHz，后者通常也被称为毫米波频段。同时R15中定
            义了FR1和FR2频段的物理特性，例如帧结构、子载波间隔、时
            隙长度等。另外R15标准还定义了5G毫米波系统的基本功能，
            例如基于多波束的同步与接入、波束失败恢复、天线端口QCL
            （Quasi  Co-Location，准共址）配置、基于层一的RSRP测量与
            上报等。
                R16在降低时延、优化开销、提高工作效率等方面对5G毫
            米波系统进行了增强或补充。其中物理层方面的增强包括引入
            Msg  A+Msg  B两步随机接入、支持Multi-TRP（多传输点）对单
            个UE的通信、引入IAB（Integrated  Access  Backhaul，集成
            无线接入与回传）等；UE节能方面的增强包括引入唤醒信号                          的通信距离，另一方面也可以有效降低来自相邻波束或者相邻
            WakeUpSignal、支持MIMO层数自适应、增强跨时隙调度功能                   小区的干扰，进行更加密集的毫米波设备部署，最后还有利于
            等；移动性方面的增强包括引入减少切换中断时间和提高切换                          实现更高精度的定位。
            可靠性的机制，例如DAPS（Dual Active Protocol Handover，             5G毫米波优势众多，但是想要进一步释放其技术潜能仍然
            双激活协议栈切换）、CHO（Conditional  Handover，条件切              面临诸多挑战：
            换）等。                                                     ①  毫米波覆盖相对受限。5G毫米波频段高，信号在无线环
                R17的研究内容由2019年12月召开的TSG#86会议确定。R17               境中传播将面临更大的路径损耗，同时信号的穿透能力、绕射
            标准将引入更多的5G毫米波增强特性，并适配更多的场景与业                         衍射能力也更弱，导致其覆盖相对受限。根据3GPP  TR  38.901
            务，以进一步提升5G毫米波系统性能。例如R17标准将针对高频                       第7.4章节UmaLOS场景下的路径损耗计算模型，当其他条件相同
            段的高速移动场景，研究更加灵活有效的波束管理机制，以提                          时，26GHz载波的路径损耗比3.5GHz载波高约17.4dB。再例如
            高网络覆盖的能力。另外R17还将对FR2毫米波频段进行扩展，                       28GHz载波的叶面衰减高达17dB，远远高于3GHz载波的8.8dB。
            重点关注52.6~71GHz频段。                                    目前解决5G毫米波衰减与阻挡问题的方案是波束赋形技术，即
                                                                 通过调整每个天线阵子的加权变量形成针对特定目标的波束，
                二、5G毫米波通信系统优势与挑战                                 利用天线端的阵列增益来扩大毫米波系统的覆盖范围。在IAB组
                与中低频段相比，毫米波具有带宽大、频段高的特点，5G                       网构架下，可以将5G毫米波作为LOS场景无线回传链路，并配合
            毫米波通信系统具有如下优势。                                       多跳技术与网络拓扑结构自适应技术，灵活延伸5G毫米波网络
                ①  系统峰值吞吐率可大幅提高。毫米波频段的频率资源                       覆盖范围。另外在Small  Cell场景下，可以通过部署高密度的
            十分丰富，可以配置极大的系统带宽。目前国内主流的基站设                          5G毫米波Small Cell基站来获得覆盖效果的提升。
            备厂家在毫米波频段已经可以通过载波聚合的方式（4个200MHz                          ②  毫米波移动性管理更加复杂。由于5G毫米波在传播特
            或者8个100MHz）实现总共800MHz的系统带宽。再配合以先进的                   性上的劣势，单个毫米波小区的覆盖面积通常小于中低频段小
            信号处理技术，5G毫米波通信系统可以轻松实现Gbit/s数量级                      区，这将导致终端在移动时面临尤其严峻的切换和数据中断问
            的峰值吞吐率。2020年8月底，在北京怀柔试验基地进行的IMT-                     题。对此，3GPP标准采取由宽到窄的分级扫描策略，可以根据
            2020（5G）毫米波测试中，利用支持800MHz总带宽的毫米波基                    用户位置切换最优波束；提出灵活高效的小区切换策略，既支
            站和基于商用芯片的终端，成功实现了下行4Gbit/s的超高峰值                      持基站内和基站间的切换、也支持基于高层信令和基于低层指
            速率。                                                  示的切换；出现波束跟踪失败时，支持无需核心网参与的快速
                ②  系统空口时延可大幅降低。目前国内主流的3.5G  NR系                  波束恢复机制，主要包括波束失败检测、新波束发现、波束恢
            统子载波间隔为30kHz，对应的时隙长度为0.5ms。而5G毫米波                    复请求和波束恢复请求响应4个流程；另外还支持Multi-TRP技
            系统的子载波间隔可以配置为60kHz或者120kHz，对应的时隙长                    术，允许一个移动终端同时连接到多个传输点，从而增强系统
            度为0.25ms或者0.125ms。5G通信网络通常以时隙为单位进行数                  的鲁棒性。
            据调度，可以预见5G毫米波通信系统的空口时延将显著降低，                             ③  毫米波与中低频的共存问题。作为5G通信系统主要使用
            从而满足工业互联网、实时交互传输等业务的极低时延需求。                          的两个频段，毫米波与FR1中低频段的共存需要提出能够整合各
                ③  系统设备更容易实现轻量化、微型化。5G毫米波频段                      自优势的高低频混合组网策略与相应的业务负载分担方案、互
            高、波长短，物理空间相同的条件下可以包含数量更多的天线                          操作机制等。目前主要的技术备选方案有双连接、载波聚合。
            单元，因此毫米波设备的设计与部署更具优势。配合以先进的                          两者各有优缺点，相对而言，双连接方式终端设备实现较简
            波束赋形技术，信号能量可以被集中在更加狭窄的特定方向                           单，而载波聚合方式实现效率更高。另外载波聚合方式对通信
            上，提高毫米波波束的空间分辨能力。这一方面可以有效缓解                          系统的同步性要求较高，尤其是在高低频不共站场景下，站间
            毫米波传播损耗高、绕射衍射能力弱的问题，增加毫米波系统                          不同步将导致载波聚合性能进一步恶化。预计未来会有更多的

                                                       网络电信 二零二一年七月                                            19
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