揭开5G高频移动通信的神秘面纱 --- 外场测试篇

2013年纽约大学无线研究中心（NYU Wireless）在纽约进行了业界著名的毫米波外场试验，分别在曼哈顿和布鲁克林部署了100毫瓦的基站台，进行了最远达到700英尺（约210米）的覆盖测试。NYU Wireless总监Theodore Rappaport表示，如果进行波束赋形，可以使覆盖范围扩展到超过1，000英尺(约305米)。这个试验奠定了美国Verizon 5G定位在高频段上的研究基础。那么，中国有没有类似的基础性高频段外场试验呢？让我们一起来看下发生在上海张江高科技园区里一个5G高频外场试验。 频率审批 兵马未动，粮草先行。要使用无线频谱，首先要向无线电管理局申请频谱使用权。（友情提醒，不经申请就使用需要授权的无线电频率，是违法行为喔）。试验场所位于正致力于建设全球科技创新中心的上海，并且处于创新中心的张江高科技园区的核心区域，正所谓中心中的中心，因此上海市无线电管理局本着对科创中心的重视，和对5G创新的支持，在收到频率使用申请的3个工作日内就完成了审批工作。这个效率真是太赞了！ 外场全貌 试验场所选择了一个风景秀丽、场景丰富的地方，基站架在5层楼的楼顶，基站所在建筑旁还有或高或矮的楼宇，大楼外墙是玻璃幕墙材质和混凝土材质，具备一般城区的典型站址特征；试验选择了在直射、墙体反射、树木透射及房屋衍射等场景下进行。

直射场景 晴天，在室外直射环境下，毫米波的传输效果是非常好的，在距离基站约60米时，测得的速率是理论速率的（3.7Gbps），由于试验场地限制，不能进行长距离的拉距测试，只能通过增加衰减来模拟拉距测试。通过模拟，可以计算出，毫米波可以有效覆盖500米。 反射场景 由于在城市里，建筑物外墙是比较常见的反射体，建筑物外墙对毫米波信号的反射，成为重点研究的对象。通过试验发现，建筑物外墙对毫米波信号具有良好的反射能力，反射损耗仅3-4dB。

透射/衍射场景 还有一个复杂的场景，就是说不清道不明的透射/衍射场景了。市区常见的，除了楼宇之外，就是密布街道的树木了，当然还有汽车。信号穿过树木，可能是透射为主，可能是衍射为主，也可能两者都有。为了弄清楚各种类型的树木以及汽车对毫米波信号的影响，也进行了比较详尽的试验。

试验结果如下表格所示，我们知道以后在毫米波频段打电话既不能站在汽车后面，也不能站在一个茂密大树下…… 波束跟踪 波束跟踪意思是，基站发射的信号形成一个窄窄的波束，紧紧的跟随着用户，就像舞台上的聚光灯束，时刻紧跟着在5G这个大舞台上奋斗的我们。 为了测试波束跟踪的性能，我们沿着基站覆盖的扇区内选择一条尽可能垂直于天线boresight方向的测试路线，尽可能得用最大车速进行了测试。由于是在园区里狭窄的小路上，本应限速每小时5公里，在跟园区管理机构软磨硬泡之后，速度提升至每小时15公里。

测试结果令人兴奋，如下图所示，数据流量非常平稳（除了在转弯处被遮挡出现的数据速率抖动），说明波束跟踪效果还是非常明显的。

浮生吾记 这应该是中国第一个公开报道的5G高频段基础性外场试验，通过丰富的场景设置，比较完整地呈现出了毫米波信号传输特性和关键技术。试验数据详尽，结果也令人振奋。这一历史时刻，由上海市无线电管理局、中国信息通信研究院、中国移动、中国电信、中国联通的研究人员共同见证，新华社、文汇报、上海电视台等媒体现场记录、采访。希望在未来5G高频段商用时，历史能记住这一刻为5G而奋斗的人们。

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