《5G移动通信技术》课件 项目四-任务一-学习高频段传输

《5G移动通信技术》《5G移动通信技术》项目四5G无线网的关键技术任务一学习高频段传输回顾知识点1上节学习了5G室分覆盖各场景特点及解决方案对比。回顾任务一引入移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。任务描述:本任务主要介绍学习5G无线网的六大关键技术。各类5G标准化组织及其主要职能，了解5G网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节5G网络系统管理和相关设备的学习打下基础。任务教学目标：1、高频段传输任务概要教学内容学习高频段传输一学习高频段传输知识点一移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤；高频段(如毫米波)可用频谱资源丰富缓解频谱资源紧张的现状；实现极高速短距离通信；支持5G容量和传输速率等方面的需求高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。高频段传输（一）学习高频段传输（一）学习高频段传输高频段传输的优缺点自由空间传播损耗穿透损耗衍射绕射损耗雨衰和大气影响自由空间传播损耗随频率变高呈对数级增加。高频段的穿透损耗远远大于低频段。对于一个thickwall，28GHz的穿透损耗要比2GHz大20dB左右

高频段信号雨衰大于低频段信号，雨量越大差距越明显；高频的衍射和绕射能力都弱于低频高频信道传播损耗

足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。

监测中心目前正在积极开展高频段需求研究以及潜在候选频段的筛选工作。高频段资源虽然目前较为丰富，但是仍需要进行科学规划，统筹兼顾，从而使宝贵的频谱资源得到最优配置。高频段传输的优缺点（一）学习高频段传输（一）学习高频段传输自由空间传播损耗衍射损耗树叶穿透损耗房子穿透损耗室内损耗总损耗10GHz：+12dB；28GHz：+20dB；10GHz+5dB；28GHz:+10dB；10GHz：+4dB；28GHz：+8dB；10GHz：+8dB；28GHz:+14dB；10GHz：+2dB；28GHz：+5dB；10GHz:+30dB；28GHz:+57dB；一个典型场景下，10GHz/28GHz相对2.6GHz，额外的传播损耗对比（一）学习高频段传输无线传输增加传输速率一般有两种方法一是增加频谱利用率，二是增加频谱带宽。5G使用毫米波就是通过第二种方法来提升速率；据统计，我国5G毫米波频段基站射频系统的市场规模2019年为24亿元，2020年为72亿元，2021年达到120亿元。毫米波的认知进一步了解毫米波（一）学习高频段传输

毫米波的传播距离最多只能在200米左右，无法实现远距离传输。另外，毫米波的穿透能力也不强，遇到墙或者其他阻碍就无法发挥作用与传统工作在2.6GHz或3.5GHz上的4G网络相比，毫米波频段网络的传输信道将会存在额外的数十dB的传播损耗；毫米波的认知进一步了解毫米波（一）学习高频段传输带宽资源丰富与MassiveMIMO配合使用AB6GHz以下频段在广域覆盖方面的优势，频谱已经被包括民用移动通信在内的领域大量使用；5G对超高速率和大容量通信的要求需要大带宽的频段资源；毫米波波长较短，使天线平面在理论上可以布置更多的天线单元；毫米波传播衰减较为严重，大规模天线阵列以及波束赋形能有效提升天线增益，来补偿高频通信的传输损失。毫米波在5G应用的优势（一）学习高频段传输为什么在很长一段时间,毫米波无人问津?几乎没有电子元件或设备能够发送或者接收毫米波Why?（一）学习高频段传输3GPP已指定5GNR支持的频段列表，5GNR频谱范围可达100GHz，指定了两大频率范围：①Frequencyrange1（FR1）：就是我们通常讲的6GHz以下频段频率范围：450MHz-6.0GHz最大信道带宽100MHz②Frequencyrange2（FR2）：就是毫米波频段频率范围：24.25GHz-52.6GHz最大信道带宽400MHz5GNR两大频率范围（一）学习高频段传输频率低，绕射能力强，覆盖效果好，是当前5G的主用频谱。FR1主要作为基础覆盖频段，最大支持100Mbps的带宽。其中低于3GHz的部分，包括了现网在用的2G、3G、4G的频谱，在建网初期可以利旧站址的部分资源实现5G网络的快速部署。FR2的优点超大带宽，频谱干净，干扰较小，作为5G后续的扩展频率。FR2主要作为容量补充频段，最大支持400Mbps的带宽，未来很多高速应用都会基于此段频谱实现，5G高达20Gbps的峰值速率也是基于FR2的超大带宽。FR1的优点（一）学习高频段传输（1）由于6GHz以下频段在广域覆盖方面的优势，频谱已经被包括民用移动通信在内的领域大量使用，可用频段资源特别是大带宽资源已经十分有限，而5G对超高速率和大容量通信的要求需要大带宽的频段资源，需要往6GHz以上的频段开发未利用的频段资源，毫米波频段存在大量大带宽的频谱资源，可以被有效利用。毫米波频段及技术应用原因（一）学习高频段传输（2）MassiveMIMO很适合在移动通信中与毫米波频段配合使用，毫米波波长较短的特点使其天线平面在理论上可以布置更多的天线单元，由于毫米波传播衰减较为严重，大规模天线阵列以及波束赋形（beamforming）能有效提升天线增益，来补偿高频通信的传输损失，使其在热点覆盖场景能形成100-200米的覆盖目标。毫米波频段及技术应用原因（一）学习高频段传输

5G毫米波网络最初的大部分室外部署将出现在10GHz频段以上，将包括在城市地区基础设施节点的非常密集的部署。

30GHz以上的频谱在视距的环境中非常有用，这些都是通常部署在允许电磁场的传播的典型内部或外部空间。在这种环境中的覆盖是通过部署密集网络节点来提供的，这些节点往往部署在汇聚业务的热点内部周围。

部署场景（一）学习高频段传输高于60GHz的毫米波频带，更适合用于回传的短距离点对点链路。这些波段通常支持比接入链路更高的带宽，并可以支持对数据平面的高可靠性的性能要求，以及提供用于链路管理和无线系统监控的额外带宽。部署场景（一）学习高频段传输自回传：使用一个集成的空中接口通过一跳或多跳提供多个接入和传输，它们具有相同的基本物理层，一个或多个MAC模式，并很可能使用相同的频带。自回传有两个主要目的，不需要提供光纤接入的短距离覆盖扩展，以及用于连接的不同分集。所有基础设施的基站可以共享信息，并且支持从最好的接入资源快速传输到其他需要区域的移动性。不同的回传提供一定的冗余性，通过这种方式就无需非常高的SINR也能改善链路的可靠性。自回传（一）学习高频段传输