户外环境下毫米波通信特性解析

1. 引言

近年来，随着新技术的发展，移动网络的数据流量呈指数级增长，这使得移动运营商面临全球带宽短缺的问题。预计到2030年，移动数据流量将增长5000倍，要满足这一需求，需提高性能、增加频谱可用性并大规模密集部署小基站。

毫米波（mmWave）频段的无线电传播能将可用带宽提高几个数量级。例如，60GHz的免许可频谱相比当前工业、科学和医疗（ISM）频段，可用频谱范围增加了10 - 100倍。对于5G网络而言，目标频段在6GHz以上，相关研究涵盖电磁场、链路预算、传播问题和信道模型描述等方面。

毫米波频段的频谱资源丰富，有多个连续的4 - 5GHz带宽段，国际电信联盟（ITU）将20 - 50GHz频段的移动频段与其他服务（如固定卫星服务和导航）设为共主用频段，这些频段也可用于蜂窝通信。使用毫米波频谱的5G网络可利用大频谱块，以较低阶调制方案实现高数据速率，降低功耗、复杂度和成本。因此，毫米波频段在5G标准中受到了无线行业的关注。

理解无线电信道并找到准确的信道模型，对于开发未来毫米波接入系统和合适的回传技术至关重要。目前，户外、户外 - 室内和车载毫米波信道模型仍处于试验阶段，需要基于新模型确定路径损耗系数、路径损耗指数（PLE）、均方根（RMS）延迟扩展和角度扩展等信道参数。

2. 毫米波信道特性

毫米波的波长范围为10 - 1mm，对应电磁频谱中的30 - 300GHz射频范围，也称为极高频（EHF）范围。与低频无线电波不同，毫米波的衍射效应相对较小，需要视线（LOS）传播条件，若移动设备被障碍物遮挡，可能无法建立连接，不存在明显的覆盖区域。

毫米波通信链路与