5G信号传播模式与频段选择分析

张 晨

（中国电信股份有限公司上海分公司，上海 200050）

0 引 言

根据IMT-2020规范要求，5G的用户体验速率需达到100 Mb·s-1以上，对于热点高容量场景速率需达到1 Gb·s-1以上（峰值速率20 Gb·s-1）， 单位面积容量提升到10 Mb·s-1·m-2，并确保 500 km·h-1高速移动中的通信业务质量[1]。这些指标相对于4G的IMT-Advanced标准[2]有大幅提升。为满足需求，论证移动通信信号传播模式不选择地表波和天波的原因，从基础理论的角度分析频段高低对覆盖、容量及质量的影响，提出除了国内运营商选择的2.5～2.7 GHz（n41）、3.4～3.6 GHz（n78）以及4.8～4.9 GHz（n79）频段[3]以外其余频段的分配方法，以满足不同场景的需求。

1 信号传播模式的选择

无线电波的传播模式分为地表波、天波及空 间波。

地表波传播容易受地形影响。对于导电性能好且中等起伏的地形，如平静的河海，电波损耗小，通信质量高。然而，5G技术主要应用于经济高度发展的大城市，且面向物联网；城市中的沥青路面在干燥环境中的电导率偏低[4]，对电波的吸收作用明显，且城市地形以不规则地形为主，建筑物密布，同样阻碍地表波的传播。

天波传播可靠性差。由于电波传播路途远且电离层的时变特性明显，因此多径衰落严重[5]；电离层自身也会对电波产生吸收作用[6]，尤其在白天，吸收损耗更大；太阳黑子活动也会进一步加剧吸收损耗[7]。

除此之外，适合地表波和天波传播的频段只有甚高频（Very High Frequency，VHF）以下的低频频段，容量有限。

空间波传播不可紧贴地面进行传播，这是空间波与地表波的本质区别之一。因此，需通过新建基站来解决阴影衰落问题，并提高天线高度以增大传播余隙，使其大于第一菲涅尔区半径[8]，从而增大传播距离。……