5G被業(yè)界視為革命性的無線技術(shù)，但作為下一代標準基礎之一的高頻譜要求運營商采用與以前截然不同的方式來構(gòu)建網(wǎng)絡并對之前的蜂窩網(wǎng)絡進行升級。

20世紀80年代的***代移動網(wǎng)絡給消費者帶來了模擬話音信道(analog voice)，90年代集成電路和數(shù)字信號處理的出現(xiàn)促使2G的出現(xiàn)，大大提高了網(wǎng)絡容量。3G誕生于世紀之交，將移動數(shù)據(jù)與語音有效結(jié)合，用戶甚至可以在回復郵件時撥打電話。2010年以后，4G的爆發(fā)提高了無線互聯(lián)網(wǎng)的速度，使得手機能夠使用各種各樣的桌面應用。

盡管如此，通信行業(yè)和客戶之間仍然是隔離的。通信行業(yè)有有線/互聯(lián)網(wǎng)服務提供商，有線電視和互聯(lián)網(wǎng)服務提供商，無線運營商和超高層應用提供商。消費者和企業(yè)可以從各種運營商和不同平臺上獲得連接，這些平臺往往不能互相交流。用戶在網(wǎng)絡中存在巨大的開銷，并且運營商需要分配大量資源來處理這些需求，因此信令、計費和設備管理系統(tǒng)應運而生。

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對于最終用戶來說，5G是連接的應用程序生態(tài)系統(tǒng)，每個應用程序?qū)⒏鶕?jù)所需的任務自適應地管理數(shù)據(jù)速度、延遲和可靠性。例如，對于需要非?？煽?、即時響應的自動駕駛汽車，5G網(wǎng)絡將提供最廣泛的高密度覆蓋、低延遲且加密的通信鏈路，而不是盲目的為汽車分配100 MHz信道，因為高吞吐量不等于低延遲且可靠的網(wǎng)絡覆蓋。

對于服務提供商而言，5G將整合通信系統(tǒng)，以滿足最終用戶的應用需求，如數(shù)據(jù)、語音、視頻、物聯(lián)網(wǎng)和關(guān)鍵通信。5G將提供更高的吞吐量、超低延遲，大大提高網(wǎng)絡容量、可靠性和安全服務。

評判5G網(wǎng)絡的標準是什么?一般來說，5G網(wǎng)絡架構(gòu)應該提供：

• 大容量：4G網(wǎng)絡的1000倍
• 超快的數(shù)據(jù)傳輸速率，是4G網(wǎng)絡的100倍
• 超低延遲，小于1毫秒

為了實現(xiàn)這些目標，網(wǎng)絡和用戶設備制造商必須創(chuàng)新技術(shù)，使網(wǎng)絡更高效，并部署新的無線頻譜，以支持高帶寬的需求。

毫米波用于部署5G

5G所需的高帶寬介于800MHz至2GHz之間，能夠滿足5G部署的頻譜是毫米波頻譜，當衛(wèi)星通信開始將Ka頻帶，26.5GHz部署到40GHz時，伴隨著點波束頻率的使用，它將通道帶寬從54MHz的典型帶寬提高到500MHz和2GHz之間。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)千兆位IP連接，而這也是5G的需求。

2015年10月，F(xiàn)CC為5G服務分配了三個毫米波頻帶，這些頻帶被稱為5G業(yè)務的前沿頻譜，24GHz以上的頻譜正在積極調(diào)研。

28GHz頻帶支持850MHz帶寬; 37-40GHz頻帶支持3GHz的帶寬，在64-71GHz的無授權(quán)頻帶內(nèi)支持高達7GHz的帶寬。 這些頻譜和帶寬分配使5G服務成為可能。

毫米波鏈路傳播和鏈路預算

商用的無線頻率(包括wifi)一般都低于6 GHz，很多設計工具可以實現(xiàn)這些頻帶的特性，但部署毫米波頻帶可以提供UE(設備)和基站(BS)之間的鏈路，為此帶來了很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。首先要了解的是毫米波路徑損耗屬性，并構(gòu)建可預測的數(shù)學模型。

為了調(diào)查5G的鏈路行為，路徑損耗和鏈路預算是兩大基本要素。

5G鏈路包括無線傳播環(huán)境中的視距(LOS)和非視距(NLOS)組件。LOS在60GHz以上是接近但不準確，能夠釋放空間路徑損耗，而NLOS路徑損耗顯著偏離可用領(lǐng)域。典型的過程是在特定頻率和地形上進行傳播損耗測量，然后進行曲線擬合找出指數(shù)n的損失。組合路徑損耗與(發(fā)射天線和接收天線之間的距離)is成比例，其中n是指數(shù)的丟失，可用在2到4之間。

端到端微波通信需要傳播路徑和地面上最近的障礙物之間的間隙，由菲涅爾區(qū)域理論控制。如果該區(qū)域為60%，則為LOS傳播。然而，5G網(wǎng)絡的天線高度較低，可能會帶來顯著的傳播阻塞。

5G毫米波預算與傳統(tǒng)的6GHz以下的無線鏈路預算有很大的不同，可能會由于降雨、大氣吸收、濕度和菲涅耳阻塞而造成額外的損失。

以下是5G鏈路預算的示例計算，根據(jù)小區(qū)的頻帶和類型，可能會有所不同。

接收功率dBm = Tx功率+ Tx天線增益+ Rx天線增益 - 路徑損耗 - 降雨(估計2dB / 200m) - 陰影損耗(20至30dB) - 葉面損耗(10至50dB) - 大氣吸收 - 地形/ 謙卑 - 菲涅爾阻塞 - 系統(tǒng)利潤率

菲涅耳區(qū)半徑(R)= 17.32×√(d/4f)(d，km，f in GHz)

通過檢查上述計算公式，很明顯有很多因素都會削弱毫米波的傳輸，鏈接預算是任何5G部署團隊都需要考慮的領(lǐng)域。

傳播損失測量

測量毫米波包括信號發(fā)生器，頻譜分析儀和兩個相控陣/喇叭天線。信號發(fā)生器模擬基站，該基站應安裝在選定的站點;信號發(fā)生器掃描從27.5到28.35GHz的頻帶;頻譜分析儀以一定距離測量接收到的信號。由于信號發(fā)生器和頻譜分析儀不同步，頻譜分析儀必須能夠在信號發(fā)生器調(diào)到下一個頻率之前在給定的頻率點捕獲足夠的采樣。

同步信號發(fā)生器和頻譜分析儀有幾種方式，如基于定時器的觸發(fā)器，硬件觸發(fā)器，或者僅在頻譜分析儀上具有峰值保持的自由運行。自由運行不是***的解決方案，因為它帶來了很多錯誤，將會影響傳播模型的準確性。

為了解決這些測量難題，Keysight的FieldFox分析儀具有擴展范圍傳輸分析(ERTA)功能。 它將兩個FieldFox分析儀連接在一起; 每個儀器上的觸發(fā)器同步測量。

在毫米波上部署5G對RF工程師來說是一個挑戰(zhàn)，5G毫米波的頻率必須具有可靠的通道模型。大規(guī)模MIMO和波束成形是5G的重要組成部分，需要早起的廣泛測試來促使其部署。