17、5G毫米波通信：技术、架构与性能

5G毫米波通信：技术、架构与性能

1. 引言

将第五代（5G）通信拓展到毫米波（mmWave）频段是当前行业和学术界广泛讨论的热门话题。毫米波频段范围通常为6 - 100 GHz，与国际移动电话（IMT）系统低于6 GHz的频谱频段相比，它拥有超宽的可用传输带宽。据调查，6 - 100 GHz之间有45 GHz的可用频谱，是低于6 GHz频段的数十倍，这使得实现数十Gbps的数据传输速率以及比长期演进（LTE）系统提高1000倍的吞吐量变得容易。

然而，毫米波也面临着一些挑战。与低频段相比，它在非视距（NLOS）和移动场景中会遭受更大的传播衰落。此外，由于功率放大器等前端组件的限制，发射功率会随载波频率的增加而降低。不过，一些关键技术使毫米波通信在某些场景中成为可能，如基于天线阵列的波束成形和跟踪可部分补偿路径损耗，6 - 100 GHz可覆盖小小区范围，超密集网络和自回传可在合理成本下提高网络容量。

目前，一些公司已经宣布了毫米波通信的原型验证。三星在28 GHz频率下实现了7.5 Gbps的峰值数据速率，DoCoMo在11 GHz频率下实现了10 Gbps的峰值数据速率，华为和诺基亚分别在72 GHz频段展示了115 Gbps和10 Gbps的峰值数据速率。同时，工业标准也在广泛讨论中，为毫米波通信铺平道路。

2. 频谱

2.1 5G候选频段

世界无线电通信大会2012（WRC - 12）同意研究IMT系统的额外频谱需求和潜在候选频段。WRC - 15主要关注低于6 GHz的频段，以下频率范围被认为适合未来IMT的部署：410 - 430、470 - 790、1000 - 1700、2025 - 2110、2