载波|5G毫米波机遇及挑战

通信世界网消息（CWW）5G定义了eMBB、uRLLC和mMTC三大场景，对容量，时延，可靠性和连接数均提出了更高要求，到目前为止，中国移动已经部署50万以上的5G中频段基站，到年底前预计还会新增20万低频段的共建共享基站，当前5G网络为2C用户带来了较好的网络体验。毫米波相比中低频可提供更大带宽、更高速率、更低时延，有望更好支撑2C、2H、2B、2N等用户的多样化业务需求，但同时也面临众多挑战，需要产业加强对毫米波技术和应用的研究和探索。
5G毫米波的特点和优势
5G毫米波支持400MHz的小区带宽，800MHz的载波聚合，因此具有单用户高速率优势，根据目前实测数据，在考虑载波聚合的情况下，毫米波上下行单用户峰值速率可达1Gbps和3.7Gbps以上，相比中频段分别提高了2倍和20%，后续通过算法优化和256QAM高阶调制的标准化完成，单用户速率有待进一步提升。毫米波的子载波间隔为120KHz，即slot时长为0.125ms，是中频段NR的1/4，故具有更低的时延性能。根据实测数据，毫米波的RTT环回时延低于4ms，是2.6GHz NR和FDD系统的一半。由此可见，作为5G的重要组成部分，毫米波将能够进一步释放5G的潜力。
但毫米波易受遮挡、穿透特性差的频率特性，导致覆盖性能相比中低频有较大差距。根据我们的外场测试，在室外场景中， EIRP为48dBm情况下 LOS覆盖距离为400~500米，NLOS场景则受限于遮挡程度。室内场景中，以LOS覆盖为主，可覆盖60米左右。在室外覆盖室内场景中，覆盖范围存在较大挑战，主要受限于墙体遮挡。总体而言，毫米波穿墙损耗较高，不适合用于室外覆盖室内场景。纯室外覆盖场景下，在茂密植被、建筑楼宇遮挡损耗高的场景时，容易掉话，连续组网成本高，毫米波更适合部署于LOS或具备良好反射路径的区域性覆盖场景。
毫米波商用及产业进展
目前世界主要经济体已经完成或者正在进行5G毫米波的频谱规划。国际上对毫米波的频谱规划大部分集中在24.25~43.5GHz之间，我国已规划确定的试验频谱为24.75~27.5G。其中美国、日韩等地的毫米波的应用节奏较快，已经进行了部分地区的商用部署，中国也在2017年开始了毫米波技术试验。根据GSA最新的数据，目前全球已有28家运营商在毫米波频段进行了商用部署。
具体到毫米波端到端设备，在基站设备领域，主流设备厂商已经陆续推出毫米波商用基站产品，目前普遍支持满足密集城区覆盖需求、EIRP大于65dBm的室外覆盖产品，部分厂商还发布了满足高穹顶室内场馆覆盖及街道覆盖的杆微站产品，该产品的EIRP规格一般在40或50dBm左右。但分布式的皮站目前尚未有产品推出，一些毫米波室内场景目前主要借助杆微站解决。在终端及芯片领域，主要的芯片解决方案厂商：高通、海思、三星、MTK等也都推出了其毫米波芯片方案，目前全球商用的毫米波终端已有约70款，主要还是以手机和CPE为主，数字通道数为2T2R。
中国移动始终致力于新技术的研究，早在2017年便成立了毫米波项目组，在总体规划、技术标准、产品方案、关键器件、测试验证等几个领域开展毫米波相关的工作。总体规划包括毫米波频谱策略、应用场景、系统设计等研究工作。其他的研究点包括多天线、系统参数、组网等技术标准，毫米波基站架构、波束赋形、覆盖增强等产品实现方案。此外中国移动对毫米波关键器件的性能、产业情况等也非常关注，一直致力于上游产业链的推进工作。毫米波与中低频的测试方案有很大不同，为此中国移动研究院也与信通院等产业界同仁一起开展了毫米波测试环境和方法的研究。
毫米波应用场景及系统参数探索