5g毫米波信道测量和建模技术研究

《5g毫米波信道测量和建模技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。5G毫米波信道测量和建模技术研究　　【摘要】提高无线通信系统的数据传输速率是第五代移动通信技术发展的核心动力，毫米波因具有丰富的频谱资源而受到广泛关注。由于工作波长较短，毫米波在传播过程中更容易受环境影响，因此搭建毫米波信道测量系统并建立相应的三维空间信道模型，有利于推动高频通信技术在5G中的应用。根据毫米波的应用场景和技术需求，重点介绍了频域和时域信道测量系统的基本原理和组成方案以及大尺度、小尺度信道模

2、型和对应参数提取方法。最后讨论了6GHz以上频谱划分和信道模型建立方面的标准化工作进程。　　【关键词】5G毫米波信道测量信道模型　　1引言　　随着移动互联网和物联网业务的激增，第四代移动通信技术已无法满足用户对超高传输速率和极低能耗的需求。根据香农公式，通过增加可用频宽、提高频谱效率、加大组网密度等技术可以有效提高无线设备的接入速率，其中最为直接和有效的方式就是增加数据的传输带宽[1]。然而目前的移动通信系统、蓝牙、无线局域网等主要工作在6GHz以下的中低频段，其可用的连续频谱资源十分稀缺。相反，6为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教

3、学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。GHz以上的高频段，除少量频段用于军事通信外，还有大量未分配的频谱资源亟待开发利用。较短的工作波长使得毫米波器件和系统的尺寸得以小型化，大规模天线阵列、波束形成、波束追踪等技术可以完美地应用于毫米波移动通信系统[2-3]。　　虽然宽带毫米波通信可以满足5G高传输速率的需求，但在应用过程中仍面临着巨大挑战

4、，包括高路径损耗、绕射能力差、大气吸收和雨衰严重等问题，这些问题严重制约了毫米波通信系统的覆盖范围和传输性能[4]。此外，由于多天线技术的引入，毫米波的空间分布特性对于天线波束方向的控制起到了决定性的作用，所以有必要对不同典型场景进行抽象并建立包含时间、频率和空间三维信息的高频信道模型。传统的信道模型主要包括基于射线追踪技术得到的确定性模型和基于实际测量结果的统计模型[5]。相比于前者，统计信道模型能够更好地反映实际无线信号传播环境，但其模型参数和测量系统的性能密切相关。本文根据毫米波在5G中的应用场景和需求，结合目前国内外的研究成果，总结并设计了一套完整的毫米波信道测量和建模方

5、法，包括测量系统的搭建、数据预处理、模型参数提取等。建模结果一方面推动了标准化组织对高频频谱资源的评估和规划，另一方面有利于测试其他高频通信技术的性能。　　2应用场景及需求为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　对于毫米波信道建模而言，首先需要明确模型的应用

6、场景，并针对不同场景，合理选取发射机和接收机的测量位置。受到毫米波传播范围的限制，其主要应用于室内热点、城市微蜂窝、城市宏蜂窝和其他特殊场景，如视距路径的回传链路，具有对称结构的体育场馆等[6]。典型的InH场景包括会议室、格子间办公室、起居室、走廊和大厅等。而室外UMi和UMa两种场景的区别主要在于发射机位置是否高于周围环境中的建筑物，并且还需额外考虑室外到室内时建筑物材料对毫米波的穿透损耗。　　在确定研究场景后，需要根据选取的参考信道模型设计具体的测量方案和技术指标。通常包括大尺度和小尺度传播模型[5]，其中大尺度模型主要描述了接收信号强度随距离的变化情况。由于毫米波高传输损

7、耗的特性，因此测量系统必须具有足够大的动态范围以保证可以分辨有用信号。而小尺度衰落模型则反映了由于环境散射造成的多径效应的影响。为建立毫米波三维信道模型，需要对不同方位角和俯仰角的接收信号进行采集，得到接收功率在空间内的分布情况。能否从信道冲激响应中提取有效径则与发送信号带宽和测量系统的采样率有关，时间分辨率越高，对环境中多径效应的刻画越准确。通过对功率延迟谱和功率角度谱的测量可以得到信道在时间和角度域色散参数。基于现有毫米波信道测量结果，发现信号在传输过程中呈现簇特性，即接收信