移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃：毫米波技術(shù)

毫米波技術(shù)一、毫米波產(chǎn)生的背景在頻譜資源越來越緊缺的情況下，開發(fā)使用在衛(wèi)星和雷達軍用系統(tǒng)上的毫米波頻譜資源成為了5G的重點，因毫米波段擁有巨大的頻譜資源開發(fā)空間所以成為MassiveMIMO通信系統(tǒng)的首要選擇。毫米波的波長較短，在MassiveMIMO系統(tǒng)中可以在系統(tǒng)基站端實現(xiàn)大規(guī)模天線陣列的設(shè)計，從而使毫米波應(yīng)用結(jié)合在波束成形技術(shù)上，有效提升天線增益，但也是由于毫米波的波長較短，所以傳輸信號以毫米波為載體時容易受到外界噪聲等因素的干擾和不同程度的衰減。毫米波，指波長在1到10毫米之間的電磁波，通常對應(yīng)于30GHz至300GHz之間的無線電頻譜。如圖中所示。300GHz0$BandwMtho.iC3HZ：2.16GHZICHIW300GHz0$BandwMtho.iC3HZ：2.16GHZICHIWCH2VCH3WCH412l-Grizfcand24-Grtibard日5■飼対如M5-DHa 28-GHEb^tsd巧？LTEIEEE302.11Transf*tJ*IIEEE3W.11WtreliSM F泊耳山加丫眉沁］Frequerircy0H2 10GHz20GHz30GHz60-GHzbsndMillimeter-wave■OJGHte9GHz然而，在無線通信的背景下，該術(shù)語通常對應(yīng)于38、60以及94GHz附近的幾個頻帶，并且美國聯(lián)邦通信委員會早在2015年就已經(jīng)率先規(guī)劃了28GHz、37GHz、39Ghz和64-71Ghz四個頻段為美國5G毫米波推薦頻段。這四個頻帶之所以能脫穎而出，有許多原因。首先，這四個頻帶適合長距離通訊，不像60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗，信號損耗較大。這些頻率也能在多路徑環(huán)境中順利運作，并且能用于非可視距離通訊。透過高定向天線搭配波束成形與波束追蹤功能，毫米波便能提供穩(wěn)定且高度安全的連結(jié)。二、 毫米波的優(yōu)勢毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點：頻譜寬，配合各種多址復(fù)用技術(shù)的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業(yè)務(wù)；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩(wěn)定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大,使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點對點通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內(nèi)集成大規(guī)模天線陣。也正是上述的特點，使得毫米波在自由空間中傳播時具有很大的路徑損耗，而且反射之后的能量急劇衰減，導(dǎo)致毫米波通信主要是視距傳播和少量的一次反射的非視距傳播，導(dǎo)致其稀疏的信道特性。三、 毫米波的缺點除了優(yōu)點之外，毫米波也有一個主要缺點，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收。這也是為什么5G網(wǎng)絡(luò)將會采用小基站的方式來加強傳統(tǒng)的蜂窩塔。毫米波通信系統(tǒng)中，信號的空間選擇性和分散性被毫米波高自由空間損耗和弱反射能力所限制，又由于配置了大規(guī)模天線陣，很難保證各天線之間的獨立性，因此，在毫米波系統(tǒng)中天線的數(shù)量要遠遠高于傳播路徑的數(shù)量，所以傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中獨立同分布的瑞利衰落信道模型不再適用于描述毫米波信道特性。建成5G后，5G網(wǎng)絡(luò)強大的數(shù)據(jù)傳輸能力，極強的穩(wěn)定性以及大范圍的覆蓋率給大數(shù)據(jù)時代帶來了很多的好處，在部分建設(shè)好的地區(qū)可以使用戶體驗到10M/S及以上的傳輸速率，通過網(wǎng)絡(luò)給社會發(fā)展與人們提供保障。有關(guān)事實表明,對于LTE覆蓋范圍不大的這一個問題，通過5G可以進行大范圍覆蓋，處理該問題?？墒且驗?G建設(shè)初步階段需挑選合適的地址，建設(shè)對應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，同時在后期保養(yǎng)成本高,因而，在當(dāng)前還在進行理論試驗，沒有真正投入使用。因此，5G應(yīng)向著小型與集成化的趨勢發(fā)展。總之，在現(xiàn)代化社會中，經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展帶動了5G技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，毫米波技術(shù)在未