Page 34 - 网络电信2021年9月刊上
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解   决  方  案

            差异。                                                  的SS/PBCH波束，则SS/PBCH将占用较多的时频资源开销。
                按照毫米波终端上下行2流MIMO传输、64QAM调制等典型配                       图2中(b)(c)均为按照上述方案2设计的两级波束图样，区
            置，不同系统带宽、不同帧结构时终端的下行、上行峰值速率                          别在于图(c)中波束数目更多，波束更窄。以图(b)为例，在一
            经计算如表2所示。                                            个较宽的SS /PBCH 波束(如“0”号波束) 内又进一步基于CSI-
                而对于覆盖、用户面时延等性能，经分析或仿真可以看                         ＲS设计细分为2个窄波束(即“0-0”“0-1”波束)  。在这种两
            出，上述3种帧结构的差异较小，不是影响帧结构选择的主要因                         级波束图样下，较少数目的SS/PBCH波束有利于降低开销，有利
            素。                                                   于UE初始波束搜索;  较多的CSI-ＲS窄波束可进一步优化波束，
                上述3种毫米波帧结构的周期均为0.625ms，仅相当于                      提升覆盖性能。
            2.6GHz、3.5GHz频段5G系统帧周期的1/4或1/8，有利于降低空                    毫米波的波束图样设计需要综合考虑覆盖场景、系统资源
            口传输时延。实际测试表明，5G毫米波系统空口用户面单向时                         开销、用户行为模式变化和实现复杂度等因素，根据实际应用
            延可低至1～1.5ms，明显低于5G中频段系统。                             场景合理选择。建议在今后的商用中，通过多种场景下的测试
                毫米波将面向室内外热点、大型场馆等应用场景，既有下                        验证形成波束图样库，根据覆盖场景选择最优的波束图样。
            行业务为主的场景，也要考虑上行业务为主的应用场景(如高清                             4.5G毫米波的组网方式
            /超高清视频上传)。因此从需求角度看，希望毫米波的帧结构                             在组网方式上，存在5G毫米波与5G中低频协同组网或毫米
            能灵活配置，适应不同场景的需求。从技术可行性上看，毫米                          波完全独立组网等多种方式。考虑5G毫米波覆盖距离小、易受
            波具有传播与穿透损耗大、覆盖距离小的特点，具备根据局部                          遮挡等特点，5G毫米波可与5G中低频协同组网，利用连续覆盖
            区域业务上下行比例灵活设置帧结构的可行性。                                的5G中低频网络为用户提供控制面连接，5G毫米波则主要提供
                在前期的5G毫米波技术研发试验中，毫米波基站、终端普                       大带宽的用户面数据传送。具体而言，5G毫米波与5G中低频的
            遍支持上述Option  1(DDDSU)帧结构，这种帧结构以下行时隙为                 协同组网又有载波聚合(Carrier  Aggregation，CA)、双连接
            主，适合于下行业务为主的应用场景。针对上行带宽需求特别                          (Dual  Connectivity，DC)这两种方式。所谓载波聚合，即5G中
            高的应用场景，当前业界也在逐步实现上述Option  3(DSUUU)等                 低频作为主载波、毫米波作为辅载波，在无线链路控制(Radio
            上行增强的帧结构，通过在时域上给上行链路分配更多资源，                          Link  Control，ＲLC)层实现数据分流，分别在5G中低频、毫
            这样相同系统带宽上可大幅提升上行速率与容量。建议在5G毫                         米波链路上传送。而双连接指5G中低频作为主节点，毫米波作
            米波的商用中根据具体应用场景对上、下行容量的不同需求，                          为辅节点，在分组数据汇聚协议(Packet  Data  Convergence
            灵活配置帧结构。
                3.波束管理与波束图样设计                                     图 2 毫米波波束图样示例
                为了弥补信号传播损耗大的影响，5G毫米波采用了大规模
            天线技术，并基于实现复杂度、成本和功耗等因素综合考虑，
            采用数字与模拟混合波束赋形方式，在基站与终端间通过宽度
            较窄、增益较高的波束进行通信。考虑到基站需要覆盖一定的
            范围(如水平方向120度、垂直方向30度)  ，因此系统需要设计
            一组窄波束，通过波束的扫描来实现无缝覆盖，这组波束的
            设计方案可称之为“波束图样”。由于终端移动或无线环境变
            化，需要对基站与终端间的收发波束进行管理，以维持基站与
            终端的收发波束对齐，保证良好的通信性能。为此3GPP  R15标
            准设计了包括波束选择、波束测量与上报、波束切换、波束指
            示等一系列机制来支持毫米波的波束管理过程                ［7］ 。
                5G毫米波系统的波束图样设计，可采用如下两种方案。
                方案1：基于同步广播信息块(Synchronization  Signal/
            Physical Broadcast Channel，SS/PBCH)的波束方案。
                方案2：基于SS/PBCH的较宽波束+基于信道状态信息参考信
            号(Channel-State Information-Reference Signal，CSI-ＲS)
            的窄波束相结合方案，即两级波束。
                波束图样多采用水平与垂直结合的三维立体形式，即在垂
            直方向分为若干层，每一层在水平方向又分为若干个波束。图2
            是3种波束图样的示意图。其中(a)是按照方案1设计的基于SS/
            PBCH的波束图样，垂直方向分为4层、每一层又分为6个波束，
            一共有24个波束。按照方案1设计的波束图样，业务信道与控制
            信道的发送、接收均基于SS /PBCH 波束进行，波束管理过程相
            对简单。但由于SS/PBCH  需要周期性发送，如果配置数目较多

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