基于这个分析，在下行链路方向建立一条采用 1000 米 ISD 的适用通信链路是可能的。但是，前几代的无线技术都是上行链路功率受限的，5G 也不例外。表 4 显示假设最大传导设备功率为 +23 dBm 和假设采用 16 单元天线阵列客户端设备（CPE）路由器波形因子的上行链路预算。根据路径损耗和假设的信道模型，可以计算出跨越相当大范围（即，-9 至 + 14dB）的链路余量。当然，低于零的任何值都指出该链路不会被关闭。基于这些相当理想的计算，可以得出结论，如果采用 1000m ISD，在毫米波频率上的上行链路存在问题。

图7、5GTF覆盖测量举例。

由于这个原因，3GPP 定义了 5G NR 用户设备（UE）功率等级，它允许高达 +55dBm 的总 EIRP8。美国目前的规定允许设备有如此高的 EIRP，但不能出现在移动电话中9。并且，实现这个 EIRP 本身就是一个技术挑战，可能在很晚的时候才会上市。从这个角度看，服务提供商应该考虑在其商业案例中使用更短的小区间站点距离（ISD）。目前各种会议上的文献和报告表明，正在为这个出现在美国的无线电设备规划 250 米或更小的小区。现在，需要确定的是:是否更短的 ISD（如 250 米）能够满足 5G 毫米波固定无线接入商业案例的要求。

5GTF 展望

Verizon 5G 标准使用 3GPP LTE 标准提供的既有架构。载波频率向上移动，在较高频率上分解增加的相位噪声，这些需要更宽的子载波间隔来克服将产生的载波间干扰（ICI）。Verizon 标准使用 75 kHz 而不是 15 kHz。表 5 给出了所有主要物理层参数的比较。

在确定 5G 网络覆盖时，应当理解几个物理信号。与 LTE 相比，在 Verizon 的 5G 标准中，同步信号（PSS和 SSS）以频分复用（FDM）技术发射，而 LTE 采用时分复用（TDM）技术。而且，引入了新的同步信号，扩展同步信号（ESS）有助于识别正交频分复用（OFDM）符号时序。图 4 给出包含在特殊子帧 0 和 Z5 中的同步信号（SSS、PSS、ESS）的映射；它们被波束赋形参考信号（BRS）和扩展物理广播信道（xPBCH）包围。

设备在开始接入过程中使用这些同步信号确定要连接到哪个 5G 基站，然后使用波束赋形参考信号（BRS）来评估接收可用波束赋形信号中的哪一个。该标准允许发射一定数量的波束，具体数量取决于 BRS 的发射周期。这个信息通过 xPBCH 提供给设备。在其基本形式中，每个 OFDM 符号发射一个波束；然而，使用正交覆盖码（OCC）允许每个 OFDM 符号发射多达 8 个波束。根据所选的 BRS 发射周期——有 4 个选项：1 个时隙，1 个、2 个或4 个子帧---可以发射多个波束，客户端设备在这些波束上执行信号质量测量。基于对这些所接收BRS 的信号功率（BRSRP）测量，客户端设备将维持一组 8 个最强波束，并将 4 个最强波束报告回网络。一般而言，相同的原则适用于确定现有 4G LTE 技术的覆盖范围。接收机（网络扫频仪）首先扫描期望的频谱，所讨论情况是 28GHz，获取同步信号以确定由 PSS 和 SSS 提供的初始定时和物理小区 ID。ESS 协助识别 OFDM 符号时序。下一步是对BRS执行与客户端设备所做的相同的质量测量，以确定谁有最好的接收选项，以及保持并显示一组 8 个最强接收到的波束。

考虑到早期 5G 采用者的激进时间表，罗德与施瓦茨公司设计了一款原型测量系统，该系统使用覆盖直到 6 GHz 频段的超小型路测扫频仪。这个频率范围可以使用下变频方法扩展： 可以将在 28 GHz 上发射的多达 8 个100 MHz宽分量载波下变频到能由该路测扫频仪处理的中频范围。整个解决方案集成在电池供电的背包中，从而可在办公大楼中进行现场覆盖测量。图 5 显示该装置及配件，图 6 显示在居民区步行测试中使用该扫频仪。

测量结果的示例如图 7 所示。在右侧屏幕中，绘制了所有检测到的载波（Physical Cell Identity, PCI）的 8 个最强波束，包括发现的波束索引。低于实际栏的 2 个值显示 PCI（顶部），其次是波束索引。这些波束是根据针对波束赋形参考信号（BRS），不是针对 BRS 接收信号功率（BRSRP），测量得到的最佳载波干扰噪声比（CINR）组织起来的。在屏幕的顶部，用户可以输入具体的 PCI，并在实际的测量位置识别该载波的 8 个最强波束。此外，扫频仪确定发射来波束的 OFDM 符号以及使用了哪个正交覆盖码（OCC）。基于测量得到的波束赋形参考信号（BRS）的载波干扰噪声比（CINR），用户可以预测特定测量位置处的可能吞吐量。

接下来是测量得到的同步功率和同步信号的 CINR。在移动网络中，基于 CINR，设备将确定检测到的小区是否是要驻留的小区。这通常根据定义为最小 CINR（该最小 CINR 基于同步信号确定）的阈值来确定。对于 LTE 来说，这是-6dB，对于此“Pre-5G ”，有待正在进行的现场试验做出评估。在 Verizon 的 5GTF 标准中，同步信号在 14 个天线端口上发射，最终这些信号将指向特定的方向。因此，应用程序会测量并显示同步信号功率、CINR，以及识别出的天线端口。

总结

正如本文多次提及的，在固定无线接入应用场景中使用毫米波频率的商业案例是成功还是失败，取决于链路预算是否可以在可负担得起的小区间站点距离（ISD）上实现。在部署5G 固定无线接入网时，网络设备制造商和服务提供商需要在实施网络优化前，用优化工具来确定实际的覆盖范围。

1MA308: Pre-5G-NR Signal Generation and Analysis

This application note shows how to use Rohde & Schwarz signal generators and analyzers for testing early 5G New Radio components, chipsets and devices. Methods for easy creation and analysis of custom OFDM are explained. The solution provides

● a single user interface for signal generation and analysis configuration

● Flexible OFDM configuration and signal generation incl. flexible pilot and data allocation

● User defined modulation schemes including complex scenarios, e.g. 5G NR PSS

参考文献

1.www.rohde-schwarz.com/us/news-press/press-room/press-releases-detail-pages/rohde-schwarz-and-huawei-kirin-970-demonstrate-1.2-gbps-press_re- leases_detailpage_229356-478146. html.

2.www.qualcomm.com/documents/5g-consumer-survey-key-motivations-and- use-cases-2019-and-beyond.

3.www.businesswire.com/news/home/20160401005508/en/Frontier- Communications-Completes-Acquisition-Verizon-Wireline-Operations.

4.www.wirelessweek.com/news/2016/07/ fcc-unanimously-opens-nearly-11-ghz- spectrum-5g.

5.www.ficewireless.com/wireless/veri-zon-confims-xo-spectrum-28-ghz-and- 39-ghz-bands-will-be-used-5g-tests.

6.www.5gtf.org/.

7.Propagation Path Loss Models for 5G Ur- ban Micro and Macro-Cellular Scenarios, May 2016, arxiv.org/pdf/1511.07311. pdf.

8.www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG4_Ra-dio/TSGR4_84Bis/Docs/R4-1711558.zip.

9.apps.fcc.gov/edocs_public/attach- match/DOC-340310A1.pdf.

注：该文章发表于《微波杂志》2018年1/2月刊

作者：Andreas Roessler, 罗德与施瓦茨公司，德国慕尼黑