版权声明 本 研究报告 版权属于中国通信标准化协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本 研究报告 文字或者观点的，应注明“来源：中国通信标准化协会”。违反上述声明者，本协会将追究其相关法律责任。 I 研 究 报 告 要 点 面向 2020 年的移动通信频率需求测算结果表明，到 2020 年，我国还有大约1000MHz 的频率缺口。从目前频谱资源的占用情况来看， 6GHz 以下的频谱资源已经非常紧张，无法满足这一需求，需要向更高频段扩展。高于 6GHz 频段乃至毫米波频段，可用带宽较宽，方向性强，具有支持高速数据传输的可能性。 WRC15 之前，国内外对蜂窝移动通信无线信道测量的研究主要集中在 6GHz以下频段，而对高于 6GHz 频段的信道测量进行的很少。未来移动通信系统的频谱使用 将逐渐向 6GHz 以上高频扩展。研究更高频段的信道测量方法，获得相应的信道传播特性参数并建立信道模型，对未来移动通信系统中高频段频谱资源的使用具有很重要的参考价值。 本报告总结了当前 6GHz 以上频段的信道建模标准化研究进展， 并 以部分6GHz 高频频段为例，对高频信道测量 环境、测量 方法及频率特点进行了 系统 分析， 为我国高频信道模型的测量及评估提供参考， 为后续高频系统性能评估及系统间干扰共存研究工作的开展提供 依据 。 CCSA 无线通信技术委员会 频谱 工作组 研究单位： 北京三星通信技术研究有限公司、中国信息通信 研究院 、国家无线电监测中心、中国移动通信集团公司 、 中国电信集团公司、中国联合网络通信集团有限公司、 北京邮电大学、 大唐电信科技产业集团、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、深圳酷派技术有限公司、 高通无线通信技术 (中国 )有限公司、 诺基亚通信（上海）有限公司 、 英特尔（中国）有限公司 项目负责人：金亦然 、赵冬 项目参加人：郎保真、方箭、刘婧迪、 张炎炎、李文琪、芒戈、 周瑶、罗欢、王晓鹿、 尹丽燕 、周栋、孙栋、曹一卿、高路、张力、 邹宁 完成日期： 2017 年 4 月 25 日 II 目 录 1. 研究背景和研究内容 . 1 2. 国际高频段研究进展 . 2 2.1 用于系统技术性能评估的信道模型 . 2 2.2 用于系统间干扰共存的信道模型 . 2 3. 信道测量与分析 . 3 3.1 28GHz 室内信道测量与分析 . 3 3.1.1 测量系统 . 3 3.1.2 测量环境 . 4 3.1.3 测量结果分析 . 6 3.2 28GHz 室外信道测量与分析 . 10 3.2.1 测量系统 . 10 3.2.2 测量环境 . 14 3.2.3 测量结果分析 . 15 3.3 2.9GHz 和 29GHz 信道测量对比 . 18 3.3.1 测量环境 . 18 3.3.2 测量系统 . 19 3.3.3 测量结果 . 20 3.3.4 小结 . 26 4. 总结 . 26 5. 参考文献 . 27 1 6GHz 以上频段陆地移动通信系统电波传播特性测量和信道 建模 研究 1. 研究背景和研究内容 现今世界频率资源，尤其可用于 IMT 无线系统的频率资源十分有限。在未来发展中，很可能由于频率资源的不足而阻碍 IMT 系统的快速发展。此外，移动互联网带来数据业务量爆炸性增长，对传统蜂窝网络构成巨大的压力。针对重点 IMT 候选频段的深入研究，对为未来 IMT 系统寻找和划分频谱具有重要意义。 随着移动通信技术的飞速发展以及智能终端的日益普及，移动宽带业务的流量，尤其是数据业务流量呈现出爆炸式增长趋势。为了 应对这样的趋势 ，需要更高的频谱效率，更密集的小区部署，同时，也需要更多的新增频谱资源。 面向 2020 年的移动通信频率需求测算结果表明，到 2020 年，我国还有大约1000MHz 的频率缺口。从目前频谱资源的占用情况来看， 6GHz 以下 的频谱资源已经非常紧张，无法满足这一需求，需要向更高频段扩展。高于 6GHz 频段乃至毫米波频段，可用带宽较宽，方向性强，具有支持高速数据传输的可能性，研究其在移动通信中的可行性具有非常重要的价值。 长期以来，受技术、工艺及成本的限制，高于 6GHz 频段并没有在我国广泛应用于移动通信领域。但是，随着我国半导体技术以及纳米技术的逐步成熟，目前，已经有很多高频段的商用产品出现，如：功率放大器，低噪声放大器，数字衰减器以及相移器等等，这使得高频段在移动通信中的应用成为可能。 目前，国内外对蜂窝移动通信无线信道测量的研究 主要集中在 6GHz 以下频段，而对高于 6GHz 频段的信道测量进行的很少。因此，对国内高频段规划、分配和使用等情况进行调研，研究高频段的信道测量方法，获得相应的信道传播特性参数并建立信道模型，这些对未来移动通信系统中高频段频谱资源的使用具有很重要的参考价值。 本报告的主要研究内容包括： 1) 高于 6GHz 频段信道模型研究的国际标准化进展调研 ； 2) 高于 6GHz 频段电波传播特性测量 与分析 ； 2 3) 总结 。 2. 国际 高频段研究进展 2.1 用于系统技术性能评估的信道模型 ITU-R 2009 年发布的 M.2135 信道模型被广泛用于 IMT-Advance 系统的性能的评估，其主要针对 6GHz 以下频段，评估场景主要包括 InH， UMi， UMa 和RMa 几种。 2014 年， 3GPP TR36.873 基于 M.2135 建议书在 UMi 和 UMa 的场景中引入了 3D MIMO 信道模型。为了实现对更高频段系统性能的评估， 2015 年3GPP 启动了 6G-100GHz 信道模型的技术研究，并于 2016 年 6 月完成并发布了TR38.900 研究报告，并自此之后持续对该报告进行维护和更新。为了实现 5G 系统在三大应用场景的应用，其工作频段包括 6GHz 以下以及 6GHz 以上，目前无论在 3GPP 还是 ITU-R， 5G 技术性能评估所使用的信道模型将主要基于 TR36.873和 TR38.900。 2.2 用于系统间干扰共存的信道模型 WRC-19 议题 1.13 主要针对 6GHz 以上频段开展 IMT 与其 它 业务系统间的干扰共存研究， CPM19-1 决定将 1.13 议题共存研究相关的信道模型研究由 SG3负责制定，并要求最晚于 2017 年 3 月之前通过联络函的方式发送给该议题的负责工作组 TG5/1。在 ITU 层面， 6GHz 以上共存研究的信道模型主要在 SG3 的3J、 3K、 3M 讨论制定，基于测量数据以及对各频段特性及传播环境的分 析，目前用于共存分析的信道模型研究已形成了基本结论 1（见下表）。 表 2-1 WRC19 1.13 议题共存研究信道模型汇总 共存场景 ITU-R 参考模型 24.25GHz 27.5 GHz 31.8GHz 33.4 GHz 37GHz 52.6 GHz 66GHz 76 GHz 81GHz 86 GHz 概述 干扰手册 给出 ITU-R 适用于干扰和共存研究的传播预测方法 P.1144 概述了 P 系列建议书中的信道模型、频率范围、输入 /输出等 3 P.BEL* 适用 适用 适用 适用 适用 P.Clutter_Loss* 适用 适用 适用 适用 适用 空间站与地面站之间的信道模型 P.619 适用 适用 适用 适用 适用 机载平台与地面站之间的信道模型 P.2041 适用 适用 适用 适用 适用 P.1409 适用 适用 适用 适用 适用 地面站之间的信道模型 * P.452 适用 适用 适用 适用 适用 P.2001 适用 适用 适用 适用 适用 P.1411 适用 适用 适用 适用 不适用 P.1238 适用 不适用 适用 适用 不适用 *注： P.BEL和 P.Clutter Loss建议书现已经完成起草，即将正式发布。 3. 信道测量 与分析 3.1 28GHz室内信道测量 与分析 3.1.1 测量系统 该测量系统由一个矢量网络分析仪（ VNA）， 56 dB 的增益的宽带功率放大器， 50 dB 的增益低噪声放大器和一个 3 dB 波束宽度为 10的喇叭天线组成，如图 3-1 所示。矢量网络分析仪由远程的 LabVIEW 软件控制，可以实现数据的自动捕获。被测数据暂时存储在 VNA 而后通过以太网接口转移到笔记本电脑的硬盘驱动器。 表 3-1 28GHz 室内测量系统参数 参数 数值 中心频率 28GHz 4 带宽 1GHz 扫频次数（频域） 200 扫频次数（时域） 200 频域间 隔 5MHz 发端功率 30.6dBm 场景 室内 发射天线数目 1 接收天线数目 1 在本次 28GHz 信道测量中，矢量网络分析仪中心频率被设置为 28 GHz。一共有 200 个样本点在 1 GHz 的频率带宽均匀分布，频率的步长为 5MHz。因此，最大可分辨时延为 200 ns，相应的最大测量距离为 60m。在时域上，每个频率点采样 200 次。在室内测量的过程中， 在没有行人出现在的情况下， 假设信道保持静态。 图 3-1 28GHz 室内信道测量系统 3.1.2 测量环境 本次信道测量工作在北京邮电大学的新科研楼 1-7 层进行。实际的测量环境如 图 3-2 所示，测量的路线分布如 图 3-3、 图 3-4 和 图 3-5 所示，测量的路线分5 布如所示。在这些测量场景中一共设置了 4 个 Tx 和 100 个 Rx。在视距 (LOS)情况下，收发端喇叭天线互相正对。收发端天线都被固定在可移动的转盘上，这样就能确保收发两端能够自由移动并且能够对准任一方向。所有 Tx 天线高度都被设置在 1.93m， Rx 天线高度都被设置在 1.55m。这些收发端设置原因如下所述。 Tx1-Tx3 的测量目的在于计算高频段路损、人体遮挡损耗和时延扩展。 Tx1被设置在北京邮电大学新科研楼一楼大厅， Rx 被固定在等间距的不同位置测量28GHz 的路径损耗，人体遮挡损耗的测量时分别在收发两端的 LOS 路径上的 1/2处、 1/4 处站立或穿过一个 1.75m 高人进行测量； Tx2 被设置在新科研楼 717 房间内，狭窄走廊场景是 717 房间外的走廊； Tx4 被设置在新科研楼 729 房间外为了进行小尺度测量。 将 Rx 固定在一个特定的位置，然后利用转盘将收端天线从0°到 360°进行 10°一个步长的旋转。 图 3-2 28GHz 室内 信道测量场景图 6 图 3-3 大厅测量路线示意图 图 3-4 717 房间内测量路线示意图 图 3-5 717 房间外走廊测量路线示意图 3.1.3 测量结果分析 3.1.3.1 PDP 特性分析 图 3-6 展示了在 717 房间内信道测量的 PDP 结果。图中， 代表 CIR 信号在延迟域上的时延， t 代表时间变量。根据图像可以很明显观察到信道是准静态信道，有超过 3 条径在图中可以被观察出来，其中最强的路径为直射路径（ LOS），其功率密度约为 -10 dB。其余路径都是由于电磁波反射形成的反射径，当中最 强的反射路径功率密度比直射路径低约 20 dB。在本次测量中噪底约为 -70 dB，动态范围为 60 dB。如图所示，虽然 轴表示 CIR 延迟域，但是由于在测量系统中的电缆和转换器带来了额外的延迟导致绝对时延值并不十分准确，但可以捕捉到