Page 13 - 网络电信2021年6月刊下

5G 毫米波终端关键技术分析

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王磊 于倩 2
1. 中国电信股份有限公司研究院 2. 西南民族大学
摘要：毫米波是 5G 的关键技术之一，其大
带宽、低时延特性为上层应用提供了更大实现
空间，但也对毫米波移动终端提出了更多挑战。
在与中低频不同的信道环境和终端应用场景中，
通过对毫米波移动终端的芯片、器件、工艺和
整机实现等方面的梳理和对比，以及对当前 5G
毫米波终端测试方案的总结，可进一步明确国
内在毫米波商用这一时间节点上，终端侧亟需
解决的关键问题和面临的突破，并对下一步毫
米波终端在不同领域的应用提供线索和思路。
关键词：5G；毫米波；移动终端

5G当下已开始规模商用，其下一阶段的关键技术也开始引 式，通过结合DC/CA技术，由低频段承载控制面信息和部分用户面
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起关注。毫米波频段因其大带宽等多种优势，能够实现业务体 数据，高频提供超高速率用户面数据 。随着国内运营商网络逐
验革命性提升并助力千行百业数字转型。截至2020年底，全球 步转向SA架构，可预计毫米波终端能力将向NR-CA/DC演进。如图1
已有22家运营商部署了基于毫米波的5G移动网络。GSMA预测， 所示，5G毫米波网络与Sub-6GHz、4GLTE网络有机结合，提供极致
预计到2034年，在中国使用毫米波频段带来的经济受益将产生 用户体验。
[1]
约1040亿美元的效应 。 其次，毫米波频段最高支持800MHz的单载波带宽，目前的分
析显示单载波带宽的增大能够带来一定的上行覆盖增益，并相较
一、5G毫米波终端需求 于CA能够带来一定的容量增益。现阶段建议毫米波终端应支持200
应用于5G毫米波环境下的移动终端，会受到毫米波段电磁波 MHz的单载波带宽和最高400MHz的载波聚合带宽。在这里需要指出
传播特性的影响，面临相对于中低频段更加复杂和信道环境。同 的是，在3GPP标准中，5G毫米波和Sub-6GHz拥有几乎相同的空口协
时由于毫米波的频段资源丰富但覆盖受限，支持毫米波的终端通 议，因此5G毫米波和Sub-6GHz网络可进行紧密集成，从而使高低频
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常会同时工作于2~3个频段（低于1GHz、1—6GHz和高于6GHz）以便 的载波聚合容易实现 。
最大发挥网络功能。此外，终端相较于工作在中低频的终端需要 此外，终端的基本上行能力和覆盖在5G中低频段已得到满
承担更多大流量的应用场景，这些都构成了影响终端实现的关键 足，为进一步满足应用对上行差异化的带宽需求，考虑毫米波的
技术要素。 区域部署特性，毫米波终端应支持网络调度下的灵活帧结构，以
1. 信道环境 满足业务灵活调配上行带宽的需求。
毫米波在传播过程中的路径损耗较大，根据3GPPTR38.901中 3. 应用场景
0—100GHz无线电波在城市区域内直射路径损耗模型可知，自由空 从毫米波的传播特性和覆盖能力考虑，通过多轮的产业研讨
间损耗和载波频率正相关。其中26GHz载波比3.5GHz载波路损高约
17.42dB，理论传播距离只有3.5GHz载波的约六分之一，并会同时
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受到恶劣天气如雨、雾等影响 。
减信道特性使得终端需采用天线阵列以支持波束赋形技术， і ̾Ḥ͔͂ ݸ૜ѯԬ๩෥ݻҩ൫ࢲݔ
从而提升终端EIRP（等效全向辐射功率）以提升上行覆盖能力。
同时终端还需要支持波束搜索、跟踪和切换等波束管理技术来提
升信号受遮挡情况下对新波束的动态捕捉和切换。由此引申出的
移动性管理和波束管理问题，需要毫米波系统支持3GPP规定的灵
活小区切换方案和快速波束恢复机制，以及终端实现两个波束同
时接收的Multi-TRP等特性加以解决。
2. 网络架构
终端能力首先需满足网络架构的要求，为了更稳定支持用
户流量，业界普遍认为未来毫米波应用将采用高低频混合组网方

网络电信 二零二一年六月 17