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1. 研究目的与意义(文献综述)
毫米波一般是指波长1-10 mm、频率30-300 ghz的电磁波。相较于低频段,毫米波频段有丰富的带宽资源,并且由于传播特性和波束赋形方面的特点,毫米波从50年代开始就被用于雷达等军事方面,随着毫米波器件工艺材料进步和技术民用化发展,出现了车载毫米波雷达和毫米波成像技术,被广泛用于交通、医疗、安检等领域。在毫米波频段可以构建高达800mhz的超大带宽通信系统,通信速率高达10gbit/s,可以满足国际电信联盟(itu)对5g通信系统的要求。毫米波已经成为3gpp 5g移动通信系统的必要组成部分。
目前国内6ghz以下5g系统已经全面商用,行业目光开始转向5g毫米波系统。产业链在毫米波高频器件性能、波束赋形和波束管理算法、链路特性等方面均开展了深入研究。运营商也已经开始从系统应用角度考虑5g毫米波部署。我国工信部于2017年7月批复24.75-27.5ghz和37-42.5ghz频段用于我国5g技术研发毫米波实验频段,试验地点为中国信息通信研究院mtnet试验室以及北京怀柔、顺义的5g技术试验外场。国内imt-2020(5g)推进组成立高频讨论组,负责制定毫米波关键技术要求、毫米波外场性能测试方法等行业标准,目前已经明确射频测试规范并开始内外场测试。2019年重点验证5g毫米波关键技术和系统特性;2020年重点验证毫米波基站和终端的功能、性能和互操作;2020年到2021年开展典型场景验证。
在国外,国际电信联盟(itu)在2019年世界无线电通信大会(wrc-19)中为5g寻求了全球或区域协调一致的毫米波频段,大会对毫米波频段提出了明确的频段建议,这是全球开展5g毫米波研究的重要依托。在3gpp中,毫米波频段的射频标准讨论和制定工作由3gpp ran4牵头开展,研究分为两个阶段:第一阶段研究40ghz以下的频率,以满足较为紧急的商业需求,于2018年12月完成;第二阶段从2018年开始,到2019年12月完成,该阶段专注于最高100ghz的频率,以全面实现imt-2020的愿景。
2. 研究的基本内容与方案
无线信道作为无线通信系统的基础,对通信系统的标准制定,无线系统的设计和天线设备及网络布局的选择,以及业界通信算法的开发等都具有重要的意义。5g通信系统一个重要的应用是毫米波通信,由于毫米波的波长短,穿透能力差,研究5g系统毫米波通信信道特征对5g网路部署具有重要的意义。本论文主要通过进行室内到室外的信道建模与仿真,来研究5g毫米波通信信道的特征及其传播损耗。
无线信道模型的建模方法主要有两种:确定性建模和随机性建模。在确定性建模过程中,需要对传播环境中的所有物体进行精确建模,由于环境的复杂性和时变性,确定性建模在现实情况中难以实现。因此大家在对信道模型的研究过程中引入了随机性建模,该建模方法通过概率密度函数表征信道传播特性的内在规律,并以概率密度函数来获得信道的脉冲响应。常见的随机模型有两种,分别为几何随机模型和相关性随机模型,我们在本次研究中将选用常用的几何随机模型。
目前已完成和进展中的高频段(大于6ghz)信道模型主要包括ieee毫米波信道模型、miweba信道模型、metis信道模型、纽约大学信道模型、mmmagic信道模型、3gpp高频信道模型等。最权威全面的当属3gpp高频信道模型,3gpp标准组织在2017年发布了3gpp tr 38.901高频信道模型,所适用频率范围为: 0.5-100ghz,支持的场景:城市微小区(umi)、城市宏小区(uma)和室内(inh),具有5g场景的信道新特性实现方法。本次研究将在3gpp高频信道模型的基础上,构建室内到室外的毫米波信道模型,分析信道传播损耗等特性。
3. 研究计划与安排
1-3 周,查阅参考文献,确定研究方案,完成开题报告;
4-9 周,提出导频插入方案,编写仿真程序;
10-14 周,完成仿真,完成毕业论文初稿;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]郑建宏等,“基于信噪比排序的 mimio-ofdm 信号检测方法,” 重庆大学
件,2016,37(10):98-104.
[11] 王琦. 基于 5g 典型频段与场景的毫米波信道传播特性研究[d].华北电力
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