消息 我国5G发展以中低频段为主，自2019年6月5G牌照发放以来，我国运营商利用2.6 GHz、3.5 GHz等频段积极开展5G网络建设，建成开通的5G基站数和5G终端连接数不断创出新高，5G行业融合应用不断发展。
5G毫米波技术具有大带宽、大容量、低时延等特性，将是5G下一步发展的重要方向。在5G中低频网络提供连续覆盖的基础上，5G毫米波可在室外或室内热点等场景作为中低频的容量补充。5G毫米波以其大带宽、低时延等优势也有望在5G行业应用等领域得到采用。国内高度重视5G毫米波技术与产业的发展。2019年以来，IMT-2020（5G）推进组组织运营企业和设备企业开展5G毫米波技术研发试验，对毫米波关键技术和基站、终端设备开展了深入测试。
1 对5G毫米波技术与网络的基本需求
1.1 5G中频段网络的基本能力
我国2.6 GHz、3.5 GHz频段5G商用网络，采用100 MHz载波带宽与大规模天线等关键技术，在峰值速率、用户体验速率、用户面时延等关键性能指标上相比4G网络均有明显提升。
1.1.1 峰值速率与用户体验速率
考虑增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）下行业务为主的需求，2.6 GHz、3.5 GHz频段5G网络采用了下行时隙为主的帧结构。表1给出了5G独立组网模式下，支持 2T4R（2发4收）能力的终端在100 MHz带宽时的理论峰值速率[1]。可以看出，对2.6 GHz、3.5 GHz 频段，下行峰值速率达到1.745 Gbit/s或1.485 Gbit/s，上行理论峰值速率达到253 Mbit/s或380 Mbit/s。对于4.9 GHz频段，如采用2.5 ms单周期（DSUUU）这种上行时隙为主的帧结构，则上行理论峰值速率可达到760 Mbit/s。实测表明5G商用终端可达到或接近其理论峰值速率。
表1 5G中频段100 MHz带宽终端理论峰值速率
5G商用网络中的用户体验速率，与无线信号覆盖水平、网络负荷等直接相关。参考2020年10月中国信息通信研究院发布的《2020年十大城市重点场所移动网络质量评测排名》，在所选取的合肥、福州、广州等十大城市重点路段上，实测5G综合下载速率介于630.34 Mbit/s~994.34 Mbit/s，5G综合上传速率介于89.75 Mbit/s~142.99 Mbit/s[2]。移动网络质量评测存在一定的偶然性，但该评测仍提供了5G中频段商用网络用户体验速率的一个直观参考。
1.1.2 用户面时延
按照ITU（国际电信联盟）对5G eMBB场景的指标要求，空口用户面单向时延应在4 ms以内[3]。2.6 GHz、3.5 GHz频段5G商用网络以eMBB业务需求为主确定了30 kHz子载波间隔和上述表1中所示帧结构等系统配置。实际测试表明，基于2.6 GHz、3.5GHz频段5G商用网络的系统配置，空口用户面单向时延最低可达到2.5 ms ~ 3. 5 ms。
1.2 对5G毫米波技术与网络的需求
从上面的分析来看，我国5G中频段商用网络质量良好，预计在5G商用前期能够支撑eMBB为主的个人消费者应用和大部分5G行业融合应用的发展。而对部分上行带宽需求特别大的行业应用（如多路8K视频上传，每路需要120 Mbit/s左右上行速率），目前5G中频段网络的上行能力仍显不足。
基于上述情况，下一阶段在我国发展5G毫米波，特别是将5G毫米波应用在对带宽、时延等指标有更高要求的行业场景，毫米波应在部分性能指标上相对5G中频段具有比较优势，能提供有竞争力的网络质量。5G毫米波的峰值速率与用户体验速率至少应与5G中频段基本相当，并着重弥补5G中频段的上行能力短板。基于与5G中频段网络能力的对比，建议5G毫米波的下行理论峰值速率高于1.745 Gbit/s，如达到2 Gbit/s或以上；上行理论峰值速率高于380 Mbit/s，如达到500 Mbit/s或以上。
2 5G毫米波关键特性分析
与5G中低频相同，5G标准对毫米波也采用了灵活的系统设计，支持灵活配置毫米波的子载波间隔、载波带宽与帧结构等关键系统参数；在组网方式上标准也支持毫米波与5G中低频协同组网或毫米波独立组网等多种方式。然而，从灵活的标准设计到毫米波的实际商用，需要根据应用场景需求等因素进行合理选择。
2.1 载波带宽与系统带宽
5G标准可支持毫米波采用100 MHz、200 MHz或400 MHz的载波带宽，再通过载波聚合或双连接技术将多个载波聚合为更大的系统带宽。如图1所示，4个200 MHz带宽的载波可以聚合成800 MHz的系统带宽。不同载波带宽在网络覆盖、容量、用户体验方面各有优劣，总体上看，载波带宽越大，网络性能和网络可维护性方面越占优，但同时需要考虑实现复杂度等因素。基于这些考虑，在2020年的5G毫米波技术研发试验中，经研究讨论，在毫米波载波带宽上达成一致：毫米波基站、终端必选支持200 MHz载波带宽。至于系统带宽，在下行时隙为主的帧结构（如DDDSU）配置下，要满足上述2 Gbit/s或以上的下行峰值、500Mbit/s或以上的上行峰值需求，则系统带宽至少需要400 MHz。基于200 MHz载波带宽叠加多载波聚合技术，要充分发挥毫米波大带宽的优势，建议毫米波的系统带宽能达到800 MHz或以上。
图1 毫米波载波带宽与系统带宽
2.2 子载波间隔与帧结构
