高頻段信道建模研究現(xiàn)狀與展望

張建華　北京郵電大學(xué)教授唐　盼　北京郵電大學(xué)博士田　磊　北京郵電大學(xué)講師

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高頻段信道建模研究現(xiàn)狀與展望

張建華北京郵電大學(xué)教授
唐盼北京郵電大學(xué)博士
田磊北京郵電大學(xué)講師

摘要：5G研究工作已在全球范圍內(nèi)展開，ITU也已經(jīng)給出了5G的愿景。為了滿足未來5G的通信需求，需要利用到6GHz以上的連續(xù)、寬闊的高頻段。而采用高頻段移動(dòng)通信的主要挑戰(zhàn)來自其固有的傳播特性建模，為了更好地了解這一特性并進(jìn)行建模，本文調(diào)研、總結(jié)了目前關(guān)于高頻段信道無線電波傳播特性和建模的研究成果，并指出了未來高頻段信道建模需要深入研究的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高頻段；信道建模；測(cè)量平臺(tái)

1　引言

2015年10月26—30日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的2015無線通信全會(huì)上，國際電聯(lián)無線電通信部門（ITU-R）正式將5G命名為IMT-2020，預(yù)示著5G的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作正式啟動(dòng)。在其定義的時(shí)間表中，信道模型的研究被確認(rèn)為2016年的工作重點(diǎn)。頻譜是無線系統(tǒng)寶貴的資源。根據(jù)ITU-R的預(yù)測(cè)，到2020年5G系統(tǒng)所需的頻譜資源將超過1000MHz。然而，6GHz以下的頻譜已被各種服務(wù)所占據(jù)而變得極其擁擠，因此6GHz以上的高頻帶吸引了越來越多的關(guān)注。2015年世界無線電通信大會(huì)（WRC-15），確定了未來5G通信系統(tǒng)的候選頻段。從表1可以看到高頻段將為5G通信提供充足的頻率資源。

2016，2. http : // www . ericsson .com /res /docs /2016 /mobility-report/ericsson-mobility-report-feb-2016-interim.pdf.

［2］方箭，李景春，黃標(biāo)，馮巖. 5G頻譜研究現(xiàn)狀及展望［J］.電信科學(xué). 2015，（12）: 111-118.

［3］方箭，王坦，黃標(biāo).高頻段寬帶無線通信前瞻［J］.電信科學(xué). 2014，（03）: 109-113.

［4］IMT-2020推進(jìn)組. 5G遠(yuǎn)景與需求白皮書［R］.北京: IMT-2020推進(jìn)組，2014.

［5］IMT-2020推進(jìn)組. 5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書［R］.北京: IMT-2020推進(jìn)組，2014.

［6］ITU- R. Provisional final acts WRC- 15［C/OL］. Geneva: ITU，2015. http://www.itu.int/pub/R-ACT-WRC.11-2015/en.

表1　6GHz以上侯選頻段

為了更好地設(shè)計(jì)和驗(yàn)證高頻段通信系統(tǒng)，并為5G的研究提供技術(shù)支持，需要對(duì)高頻段信道無線電波傳播特性進(jìn)行研究并建模。不同于低頻段，高頻段的信道特性由于電波頻率增加而在各方面發(fā)生了變化：主要傳播方式，無線電波在信道中的主要傳播方式有直射、反射、衍射和散射，電波波長的大小決定了其衍射和散射的能力。在高頻段由于電波波長較短，相應(yīng)的衍射能力較弱而容易被障礙物遮擋，在信道中主要靠直射和反射的方式進(jìn)行傳播；路損，由自由空間路損公式可知，隨著電波頻率增加，相應(yīng)的路損值也會(huì)增加。而且由于高頻信號(hào)的散射和衍射能力較弱，在復(fù)雜的環(huán)境中，用戶更難接收到基站發(fā)送過來的信號(hào)，反映到路損上就是增加了高頻信號(hào)在該環(huán)境下的路損值；時(shí)延信息，由于高頻信號(hào)在信道中的主要傳播方式為直射和反射，相應(yīng)的時(shí)延擴(kuò)展值也會(huì)變小。研究信道的功率時(shí)延譜就可以發(fā)現(xiàn)，多徑信號(hào)成簇出現(xiàn)，而且有些多徑信號(hào)幾乎同時(shí)達(dá)到。這就需要信道測(cè)量系統(tǒng)具有更高的時(shí)延分辨率，才能更好地獲取信道的時(shí)延特性；角度信息，類似于時(shí)延信息，高頻信道的角度擴(kuò)展值相應(yīng)的也會(huì)變小，不過這還有待更多的研究工作來進(jìn)行驗(yàn)證。

2　高頻段測(cè)量平臺(tái)

正因?yàn)楦哳l段信道建模的迫切性以及高頻段相對(duì)低頻段在信道特性上發(fā)生的變化，需要對(duì)高頻段信道特性進(jìn)行大量的研究。一種傳統(tǒng)的方式是進(jìn)行現(xiàn)場測(cè)量，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到信道空時(shí)頻域的參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性，建立基于實(shí)地信號(hào)采集而得到的信道模型。然而，測(cè)量精度及準(zhǔn)確性是由測(cè)量平臺(tái)所確定的。據(jù)調(diào)研所知，目前主要存在兩種信道測(cè)量平臺(tái)，即基于矢網(wǎng)儀（VNA）和基于分離元器件。圖1顯示的是基于VNA的信道測(cè)量平臺(tái)的結(jié)構(gòu)；圖2和3描繪的是基于分離元器件的平臺(tái)。顯然，對(duì)于后者，該平臺(tái)的特定組件可以有很大的差異，但是它們具有類似的功能。更重要的是，該平臺(tái)的結(jié)構(gòu)是相似的。以圖2中北京郵電大學(xué)的平臺(tái)為例，該平臺(tái)配備了一對(duì)雙錐天線，其能夠支持全向單輸入/單輸出的測(cè)量。具體工作過程為：在發(fā)射機(jī)端，PN序列發(fā)生器生成特定的調(diào)制偽隨機(jī)序列。然后，信號(hào)經(jīng)由上變頻調(diào)制到高頻。最后，通過發(fā)射天線發(fā)射出去。相對(duì)應(yīng)的，在接收端，信號(hào)由接收天線所采集，然后經(jīng)過下變頻變成基帶信號(hào)。最后，信道沖激響應(yīng)可通過基帶信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)解調(diào)獲得。實(shí)時(shí)結(jié)果的顯示有助于確定原始測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，而結(jié)果最終將以特定的格式進(jìn)行存儲(chǔ)。與此相反，圖3的測(cè)量平臺(tái)采用了一對(duì)四貼片天線，其通過部署在發(fā)射端的高速切換器和接收端的多通道轉(zhuǎn)換器完成4×4雙極化MIMO測(cè)量。至于基于VNA的信道測(cè)量平臺(tái)，連接發(fā)射端和接收端天線的VNA是關(guān)鍵設(shè)備。關(guān)于測(cè)量頻率和帶寬的選擇是在VNA內(nèi)部完成的。由于VNA只能對(duì)頻域的信道傳輸函數(shù)進(jìn)行測(cè)量，因此時(shí)域上的信道沖激響應(yīng)應(yīng)該通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的逆快速傅里葉變換得到。通過VNA進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是其自同步和設(shè)置都比較簡單。此外，這種測(cè)量的測(cè)量頻點(diǎn)和帶寬也是靈活的。而其缺點(diǎn)是有限的測(cè)量距離，因?yàn)殡娎|必須連接在收發(fā)天線和VNA相對(duì)應(yīng)的收發(fā)接口。與此相反，基于分離元器件的測(cè)量平臺(tái)，其收發(fā)端是分離的，因此其測(cè)量距離不會(huì)被限制。此外，該平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是具有較高的時(shí)延帶寬積，這使得它在低峰值因子下達(dá)到高時(shí)延分辨率。

圖1　基于VNA的測(cè)量平臺(tái)

圖2　配置雙錐天線的分離元器件平臺(tái)

圖3　基于分離元器件的MMO平臺(tái)

3　高頻段信道建模研究現(xiàn)狀

國際上從20世紀(jì)90年代末開始，包括紐約大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、奧爾托、北京郵電大學(xué)、東南大學(xué)、芬蘭阿爾托大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)開始對(duì)信道建模進(jìn)行試驗(yàn)性研究。各團(tuán)隊(duì)的工作囊括了不同頻率、不同場景及基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或分離元器件平臺(tái)的信道特性參數(shù)。

國內(nèi)方面，北京郵電大學(xué)選取的測(cè)量場景有辦公室、走廊、大廳。在測(cè)量中利用了兩個(gè)喇叭天線以及一個(gè)VNA。通過此次測(cè)量得到了一些傳播特性，如PDP、路損、時(shí)延拓展均方根。分析的結(jié)果表明，信道參數(shù)和信道環(huán)境有極強(qiáng)的關(guān)系。在大廳、辦公室和走廊里的PLEs分別是2.2、1.8、1.2，額外損耗范圍從5～10dB。室內(nèi)場景的時(shí)延拓展均方根大約是50ns，它和傳播環(huán)境的大小有很強(qiáng)的關(guān)系。從圖4可以看出，盡管LOS成分是信道中的主要成分，但還是有大量的多徑成分在傳播的過程中產(chǎn)生。總的來說，由于室內(nèi)場景的空間比較小，RayTracing的建模方式將會(huì)更加易于實(shí)施。東南大學(xué)利用信號(hào)發(fā)生器和微波網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建了45GHz頻段下的信道測(cè)量平臺(tái)，測(cè)量平臺(tái)帶寬可以靈活配置最高能達(dá)到1080MHz，對(duì)室內(nèi)不同環(huán)境下的傳播特性進(jìn)行了測(cè)量，分析了45GHz的信道路損，此外還比較了不同帶寬下的信道測(cè)量結(jié)果。

圖4　功率延遲譜

國外的芬蘭阿爾托大學(xué)用掃頻儀作為發(fā)射機(jī)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀作為接收機(jī)對(duì)81～86GHz的無線信道進(jìn)行測(cè)量，場景包括街道峽谷以及屋頂?shù)浇值溃畲鬁y(cè)量范圍高達(dá)685m。美國紐約大學(xué)的Rappaport團(tuán)隊(duì)利用分離元器件自主搭建的基于擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)的測(cè)量平臺(tái)，通過靈活的頻率配置，此平臺(tái)可以工作在28、38、60以及72GHz，其測(cè)量射頻帶寬高達(dá)800MHz，可用于分析路損、時(shí)延、角度等參數(shù)。此外，還研究了高頻信號(hào)的穿透損耗、反射特性。基于測(cè)量結(jié)果，Rapport團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)適用于城市密集區(qū)域的毫米波信道模型，該模型主要是利用空域上的分簇結(jié)果進(jìn)行建模，并在模型中應(yīng)用除了LOS和NLOS之外的另一種信道狀態(tài)-Outage，該模型雖然能夠與紐約大學(xué)的測(cè)量結(jié)果相吻合，但是模型中并沒有考慮時(shí)域上的多徑時(shí)延信息。在28GHz頻段ETRI對(duì)室內(nèi)熱點(diǎn)，包括機(jī)場、火車站，進(jìn)行了測(cè)量。由于測(cè)量范圍較遠(yuǎn)，選擇了喇叭天線來彌補(bǔ)由高頻率帶來的高路損。基于測(cè)量結(jié)果，對(duì)方向性路損的路損指數(shù)和陰影衰落進(jìn)行了研究（見表2）。

從表2可以看到，在LOS場景下的路損結(jié)果和自由空間的結(jié)果很接近。但是NLOS場景下，路損指數(shù)在2.68～3.03之間，特別是通過旋轉(zhuǎn)喇叭天線得到所有方向上的路損結(jié)果，路損指數(shù)達(dá)到了3.5～4。這表明高頻段無線電波的傳播具有很強(qiáng)的方向性，收端接受到的信號(hào)主要集中在幾個(gè)方向上。并且由于喇叭天線的高方向性，當(dāng)使用喇叭天線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能將大部分能量按照天線朝向定向發(fā)射。

表2　28GHz室內(nèi)熱點(diǎn)方向性路損

各研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)對(duì)不同的高頻波段進(jìn)行了信道測(cè)量研究，并取得了一些結(jié)果。表3總結(jié)了高頻段測(cè)量活動(dòng)，可以發(fā)現(xiàn)傳播特性（如路徑損耗（PL）、延遲擴(kuò)展（DS）、陰影衰落（SF）和角度信息等）是關(guān)心的主要問題。在表3中，給出了對(duì)包括PLE、DS和SF等一些重要的信道參數(shù)測(cè)量結(jié)果。同樣，“/”意思是對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)不可用。根據(jù)表3，PLE顯示對(duì)頻率的無明顯相關(guān)性；相反，它嚴(yán)重依賴于傳播環(huán)境。很顯然，在視距（LOS）的情況下PLE接近2，而在非視距（NLOS）情況變化很大。在室內(nèi)LOS情況下，大廳和辦公場景的PLE分布在1.8～2.2之間，而在走廊里由于波導(dǎo)效應(yīng)PLE只有1.64。室外環(huán)境時(shí)，LOS情況下PLE是介于1.68～2.55，而在NLOS情況下PLE明顯變大甚至達(dá)到最高值5.76。一般情況下，在6GHz以下的頻率和高頻的PL的主要區(qū)別是對(duì)信號(hào)阻塞的敏感性。因此，在高頻率的研究需要考慮高頻信道模型的阻滯效果，特別是對(duì)非視距情況。此外，如高密集的基礎(chǔ)設(shè)施和中繼這種減少阻滯效果的技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步研究。同樣，SF也對(duì)傳播環(huán)境有強(qiáng)烈的依賴。SF是在非視距情況下明顯比在LOS的情況下大。此外，SF在室外場景中的偏差值比室內(nèi)場景大。

就DS的均方根值而言，在不同的場景和頻率波段有不同的變化。室外環(huán)境時(shí)，DS的RMS在NLOS情況比在LOS的情況有更大的值。但對(duì)于室內(nèi)場景，11GHz的室內(nèi)場景的結(jié)果顯示了相反的趨勢(shì)。NLOS情況下11GHz 的DS的RMS是20ns，比在LOS情況的值小。此外，以室外LOS的情況為例，隨著頻率的增加，其DS的RMS均隨頻率的增加而降低。但對(duì)于室內(nèi)場景，沒有明顯的依賴關(guān)系。因此，需要更多在不同的場景下、不同的頻段下的測(cè)量結(jié)果來研究高頻波段延遲特性。

4　高頻段信道建模研究展望

隨著無線通信信道向復(fù)雜化和多樣化的不斷演進(jìn)，信道對(duì)于通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用越發(fā)重要。而在高頻段研究領(lǐng)域，國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)針對(duì)高頻段信道特性展開研究。相比4G信道建模，我國5G信道建模研究領(lǐng)域一個(gè)巨大的進(jìn)步就是企業(yè)也紛紛重視此基礎(chǔ)研究，并投入大量人力和物力支持，如中國移動(dòng)研究院、華為、大唐、中興等公司。目前的研究已經(jīng)取得了很大的成果，促進(jìn)了未來5G高頻段通信的實(shí)現(xiàn)。但由于高頻段信道特性研究在技術(shù)和平臺(tái)上的限制，未來仍需要在以下幾方面展開深入研究。

表3　各頻段參數(shù)表

4.1信道建模方法研究

目前，國際主流的建模思路還是基于幾何的統(tǒng)計(jì)模型（GBSM），如歐洲2012年頒布的面向5G的信道模型COST2100就是延續(xù)了GBSM模型的思路，增加了多個(gè)散射體之間的對(duì)偶關(guān)系（TwinCluster）來描述除了鏡面反射波之外的多徑分量。GBSM相比確定性模型復(fù)雜度低，但缺點(diǎn)是它不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)某個(gè)特定地理位置上的信道脈沖響應(yīng)CIR，因此對(duì)很多物理現(xiàn)象很難解釋，另外簇位置采取隨機(jī)分布，很多情況下與實(shí)際環(huán)境偏差太大。因此，確定性模型也逐漸引起了大家的關(guān)注，此模型主要依據(jù)電磁場理論，利用地理數(shù)據(jù)和形態(tài)信息確定Maxwell方程組的解或者近似解，以確定某個(gè)地理位置的準(zhǔn)確CIR。例如，中興公司一直在基于射線跟蹤（Ray-tracing）方法來給出毫米波的傳播特性，歐洲的METIS項(xiàng)目也提出了類似想法的基于地圖的建模（Map-based）。但是這種建模方法的主要問題在于計(jì)算量大而且依賴于原始地理信息的精確程度和近似算法的準(zhǔn)確程度。因此，針對(duì)5G新需求，特別是高頻段的應(yīng)用研究，需要一個(gè)更加可行并能夠真實(shí)反映高頻段無線信道特性的模型。近期在28GHz頻段室內(nèi)辦公室場景進(jìn)行了測(cè)量（見圖5），星號(hào)代表發(fā)射端的位置，圓點(diǎn)代表接收端位置。基于測(cè)量結(jié)果，研究了信道中簇的分布情況。圖6是對(duì)P2點(diǎn)和P9點(diǎn)的多徑信息在時(shí)域和空域上的分簇結(jié)果，同一種顏色代表一個(gè)簇，顏色越深代表功率越大。對(duì)應(yīng)到測(cè)量場景圖，分析得到在P2點(diǎn)，B、C簇的多徑信號(hào)主要來自柱子的反射，A、D簇則主要是由直射徑組成的。而在P9點(diǎn)，A、B、C簇的多徑信號(hào)主要來自墻壁兩邊的反射。由此可以看到環(huán)境中的散射體與簇存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，為了走出傳統(tǒng)信道建模的思路，探索新型的信道建模方法，可以考慮結(jié)合統(tǒng)計(jì)性建模方法和確定性建模方法，研究環(huán)境中散射體與簇之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.2獨(dú)立于天線的信道傳播特性和模型研究

圖5　測(cè)量場景

圖6　分簇結(jié)果

信道的傳播特性應(yīng)該與天線的類型無關(guān)，應(yīng)通過測(cè)量平臺(tái)收集其總體特性。然而，在大多數(shù)的測(cè)量平臺(tái)中，高方向性的喇叭天線被用來作為發(fā)射和接收天線。這種天線只能以窄波束發(fā)射和接收多個(gè)信號(hào)路徑，從這樣的測(cè)量數(shù)據(jù)很難得到所有方向完整和詳細(xì)的傳播路徑。圖7顯示了28GHz、800MHz帶寬的情況下，利用喇叭天線和雙錐天線測(cè)量得到的PDP。很顯然，如果從接收信號(hào)的峰值看，雙錐天線具有比喇叭天線更多的多徑分量。信道特性（多徑數(shù)、時(shí)延等）將不同，基于這樣的隨機(jī)值得到的信道模型的精度也會(huì)受天線類型影響。考慮到低的工業(yè)制造難度和高增益的喇叭天線的成本，一些研究人員試圖用定向測(cè)量數(shù)據(jù)重建全向的信道信息。例如，全向的接收功率是通過接收天線在方位和俯仰平面的半功率波束寬度步進(jìn)增量得到的特定唯一指向角的功率來合成。為了刻畫的延遲信息，通過利用在相同的延遲但來自不同方向的PDP的最大峰值功率選擇的MPC來合成PDP。雖然，所有這些方案都展現(xiàn)出良好的結(jié)果，但在一定程度上，有一個(gè)嚴(yán)格的要求，例如保持在定向測(cè)量過程中的信道是靜態(tài)的。因此，為了給高頻帶的移動(dòng)提供可靠的模型，用全向天線收集的信道數(shù)據(jù)更好，那樣可以得到獨(dú)立于天線的模型。

圖7　PDP比較

4.3全向天線的測(cè)量研究

目前，大部分高頻段測(cè)量都用到了喇叭天線，利用喇叭天線的高增益特性來擬補(bǔ)高頻信號(hào)由于高路損帶來的影響，從而增加測(cè)量范圍，提高非視距條件下的測(cè)量能力。但是這也導(dǎo)致了測(cè)量得出來的結(jié)果是非全向的，而這些結(jié)果無法滿足信道建模對(duì)信道全向特性的要求。雖然已有論文論證了通過旋轉(zhuǎn)喇叭天線得到的結(jié)果在一定程度上和通過空間迭代最大期望估計(jì)（SAGE）算法估計(jì)出來的結(jié)果相吻合，但是并沒有量化兩者之間的差別，以及對(duì)模型和系統(tǒng)的影響。相應(yīng)的就還不能說明喇叭天線的測(cè)量結(jié)果能直接代替全向天線的測(cè)量結(jié)果。另外，在使用頻域上的方法來研究視距條件下的萊斯因子時(shí)，喇叭天線測(cè)量的時(shí)延擴(kuò)展結(jié)果會(huì)相對(duì)偏小，這會(huì)很大程度上影響萊斯因子的準(zhǔn)確性。因此，為了獲取完整的信道信息，還需要利用全向天線進(jìn)行測(cè)量。

4.4 MIMO特性研究

研究高頻段的MIMO特性，多天線測(cè)量平臺(tái)是必要的。眾所周知，高頻信號(hào)的小波長使小型化天線能被大量放置在小尺寸物體上從而形成具有很高的增益的電控陣列。已被證明，天線數(shù)目為256的虛擬大規(guī)模MIMO在20GHz實(shí)現(xiàn)20Gbit/s的吞吐量相比天線數(shù)16基于鏈路級(jí)仿真?zhèn)鹘y(tǒng)MIMO可以減少17dB所需的信號(hào)噪聲比。因此，基于高頻大規(guī)模MIMO波束成形對(duì)補(bǔ)償較大的路徑損耗和降低總發(fā)射功率是有吸引力的。然而，以往的研究主要集中于虛擬MIMO設(shè)置單天線的信道測(cè)量系統(tǒng)，例如旋轉(zhuǎn)喇叭天線來模擬全向信道。這樣的虛擬測(cè)量是被限制于靜態(tài)信道環(huán)境。此外，在虛擬天線之間的嚴(yán)格的相位同步是必要的。基于這樣的測(cè)量方法，給出了一個(gè)類似3GPP的靜態(tài)信道模型，該模型是從測(cè)量得到的功率時(shí)延譜、角度功率譜以及3D射線跟蹤方法得到的絕對(duì)時(shí)延信息中提取出來的。此外，試圖通過旋轉(zhuǎn)喇叭天線的測(cè)量數(shù)據(jù)并利用SAGE算法提取角度信息。然而，信道特性中存在和天線之間由天線波束寬度限制的耦合。該模型也僅限于靜態(tài)環(huán)境。在高頻段，為了用更小尺寸的天線陣列提供更高的數(shù)據(jù)速率服務(wù)，在未來的高頻通信中需要采用多天線技術(shù)。因此，研究多天線條件下存在移動(dòng)散射體時(shí)信號(hào)傳播特性勢(shì)在必行。是德最近成立了一個(gè)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)配置500ns切換速度的高速切換開關(guān)和相位陣列天線的測(cè)試平臺(tái)。基于這樣的平臺(tái)，角度的信息可以在信道相干時(shí)間內(nèi)收集和并支持動(dòng)態(tài)環(huán)境。如果天線的數(shù)目可以增加，那么就可以提取高分辨率的角度信息，這有利于高頻段的信道建模。

5　結(jié)束語

在移動(dòng)通信中使用高頻信號(hào)的解決方案以滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)的探索需求吸引了越來越多的關(guān)注。本文介紹了最近幾年高頻段的測(cè)量與建模工作，總結(jié)了現(xiàn)有對(duì)高頻信道傳播特性的最新研究成果，涉及頻段包括11、28、45、60、70、73和81～86GHz；探討了在不同頻段下無線電波的傳播特性，并進(jìn)行了分析。最后，本文針對(duì)高頻信道測(cè)量與建模的現(xiàn)狀，提出了未來工作需要考慮的問題，包括建立多天線測(cè)量平臺(tái)和獨(dú)立于天線的信道模型等，解決這些問題是未來建立精確高頻信道模型的重要基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］ Belbase， Khagendra， Minseok Kim， and Jun- ichi Takada. Study of propagation mechanisms and identification of scattering objects in indoor multipath channels at 11 GHz［C］.antennas and propagation （EuCAP）， 2015 9th european conference on. IEEE， 2015.

［2］ Akdeniz， Mustafa Riza， et al. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation［J］. SelectedAreas inCommunications， IEEEJournalon 32.6 （2014）:1164-1179.

［3］ Miao， Runquan， et al. Indoor office channel measurements and analysis of propagation characteristics at 14 GHz［C］. Personal， Indoor， and Mobile Radio Communications （PIMRC）， 2015 IEEE 26thAnnual InternationalSymposiumon. IEEE，2015.

［4］ Zhang， Jianhua， et al. Three- dimensional fading channel models: a survey of elevation angle research［J］. Communications Magazine，IEEE52.6（2014）:218-226.

［5］ Lei， Mingyang， et al. 28-GHz Indoor channel measurements and analysis of propagation characteristics［C］. Personal， Indoor， and Mobile Radio Communication （PIMRC）， 2014 IEEE 25th Annual InternationalSymposiumon. IEEE，2014.

［6］ Estevez， Claudio I.， et al. Very- high- throughput millimeterwave system oriented for health monitoring applications［C］. e- Health Networking Applications and Services （Healthcom）， 2011 13thIEEEInternational Conference on. IEEE，2011.

［7］ Kyr?， Mikko， et al. Long range wideband channel measurements at 81-86GHz frequency range［C］.Antennas and Propagation （EuCAP）， 2010 Proceedings of the Fourth European Conference on. IEEE，2010.

［8］ Rappaport，Theodore S.， et al. Millimeterwavemobilecommunications for 5G cellular: it will work！［J］. Access， IEEE 1 （2013）: 335-349.

［9］ Akdeniz， Mustafa Riza， et al. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation［J］. SelectedAreas inCommunications， IEEEJournalon32.6（2014）:1164-1179.

［10］ Liu， Lingfeng， et al. The COST 2100 MIMO channel model ［J］.Wireless Communications，IEEE19.6 （2012）:92-99.

［11］Wang， Xi-Yu， et al. Elevation angle research in three-dimension channel model using ray- tracing［C］. General Assembly and Scientific Symposium （URSI GASS）， 2014 XXXIth URSI. IEEE， 2014.

［12］ ICT-317669-METIS/D1.4， DeliverableD1.4 . METIS Channel Models. February， 2015.

［13］ Sun， Shu， et al. Synthesizing omnidirectional antenna patterns， received power and path loss from directional antennas for 5G millimeter- wave communications［R］. arXiv Preprint ar Xiv:1511.07271 （2015）.

［14］ Hur， Sooyoung， et al. Synchronous channel sounder using horn antenna and indoor measurements on 28 GHz［C］. Communications and Networking （BlackSeaCom）， 2014 IEEE International Black Sea Conference on. IEEE，2014.

［15］ Suyama， Satoshi， et al. Super high bit eate eadio access technologies for small cells using higher frequency bands［C］. Microwave Symposium （IMS）， 2014 IEEE MTT-S International. IEEE， 2014.

［16］ Samimi， Mathew K.， and Theodore S. Rappaport. 3-Dstatistical channel model for millimeter-wave outdoor mobile broadband communications［C］. communications （ICC）， 2015 IEEE International Conference on. IEEE，2015.

Status and prospect of high frequency band channel modeling

ZangJianhua，TangPan，Tian Lei

Abstract：Thefifth generation mobile communication （5G）research has been launched worldwide. InternationalTelecommunication Union （ITU） has also given a vision of 5G. In order to meet the communication needs of 5Gin the future， high frequency bands beyond 6GHz， which are continuous and wide， need to be used. The major challenge for applying the high frequency to mobile communication comes from the modeling of its inherent propagation characteristics. In order to better understand the characteristics and model， we summarize the current research on propagation characteristics and modeling of high frequency channel， and point out the research fields neededmoreefforts in the future.

Keywords： high frequency band； channel modeling； measurement platform

Outline and prospect on 5G high frequency band study based on the new agenda item 1.13 of WRC-19

Zhu Ying，Xu Ying，F(xiàn)ang Jian

Keywords：WRC-19AgendaItem1.13；5G；highfrequencyband （

Abstract：Different targeted frequency bands for different scenarios was analyzed.And the opportunities and challenges of 5G applications in high frequency bands was illustrated. By introducing the result of 2015 World Radiocommunication Conference（WRC-15），theestablishmentandobjectivesofnewagendaitem1.13of WRC-19wasdiscussed，meanwhilethe relevantfuturestudiesundertakenbydifferentITU-Rworkinggroupswereintroduced.

收稿日期：（2016-02-28） 2016-03-15）