14、基于毫米波的5G及未来蜂窝网络技术解析

基于毫米波的5G及未来蜂窝网络技术解析

1. 毫米波蜂窝网络概述

毫米波频段具有大量未充分利用的带宽，在5G及未来蜂窝网络中能提供更好的服务质量。不过，毫米波通信系统建模面临诸多挑战，如低功率节点的无规划部署、不同的小区覆盖、多样的回传连接、多变的工作频段、环境干扰以及传输协议等，都增加了建模和分析的难度。同时，毫米波信号对阻塞敏感、穿墙损耗大、衍射特性差，这与传统蜂窝网络有本质区别，因此在建模时需考虑这些因素。

2. 毫米波系统设计的关键要素

• 系统场景与工作频率 ：毫米波的传输特性因场景（室内、室外或室内外结合）和工作频率（如28、38、60、72 GHz等）而异，所以需根据选定的工作频率和场景开发相应的信道模型。
• 阻塞情况 ：传输介质中的阻塞会通过反射、折射、散射、衍射和吸收等现象影响无线信道。在传统蜂窝网络中，通常用对数正态分布来模拟阴影效应，阻塞被视为次要影响。但在毫米波系统中，建筑物和树木等静态障碍物会使视距（LOS）和非视距（NLOS）链路的路径损耗规律有显著差异，因此需采用不同的路径损耗指数来建模。常见的毫米波阻塞模型包括随机形状理论模型、3GPP阻塞模型、LOS球模型、泊松线模型等。
• 多径衰落 ：文献中有多种信道模型用于描述多径衰落信号的幅度和相位统计特性。其中，Nakagami - m衰落模型是一种经验模型，通过改变衰落参数m的值，可以覆盖广泛的多径衰落信道，适用于包括毫米波在内的不同频段的小尺度衰落特征描述。不过，也有研究认为采用广义衰落模型会使分析变得复杂，因此在毫米波网络性能分析