中信科移动毫米波产品及解决方案助力5G垂直行业应用

在5G垂直行业应用的探索中，大上行，低时延，高精度定位的特性被认为是企业在数字化发展过程中最迫切的需求sub—6G的5G网络可以提供100 Mbps的用户速率和10 ms的时延，大大提升了移动通信对垂直行业应用的服务能力借助大上行帧结构，上行MIMO增强和载波聚合，可以进一步提高sub—6G的上行速率但是，仍然存在一些问题例如，由于上下行业务之间的平衡和跨时隙干扰，大的上行帧结构只能用于有限的区域和频带可是，即使在sub6频段采用载波聚合技术，可用频谱仍然有限，提供高速上下行业务的能力非常有限

与sub—6G相比，毫米波频谱资源更加丰富，可分配100 MHz至1000 MHz的可用频谱，从而提供更高的用户速率，同时，由于毫米波可以使用更高的子载波间距，因此可以进一步降低时延另外，由于毫米波可以提供更高的分辨率，在定位精度上比sub—6G更有优势所以毫米波技术对于垂直行业应用是非常好的选择

中信移动自主研发的毫米波5G设备和端到端组网方案，可用于构建连续覆盖，区域高速传输的5G网络，也可独立部署，为行业用户提供大带宽，低时延，高精度定位的端到端产品和解决方案。

高低频混合组网，构建连续覆盖，区域高速传输的5G网络。

毫米波路径损耗大，穿透损耗大，与材料高度相关室外毫米波适用于反射路径丰富的LOS场景和近LOS场景，室内毫米波适用于反射路径丰富，空舱少的场景组网架构上，毫米波可以灵活选择配合5G中低频组网或者独立组网一般工业厂房内部比较空旷，实际使用中可以考虑独立工作模式，在大型工业园区工作时，由于建筑物较多，考虑到毫米波容易遮挡，可以配合6GHz以下的基站，形成高低频网络，实现覆盖

根据不同需求，5G毫米波专网有三种模式，分别是独立专网，混合专网和虚拟专网对于网络性能，运维，自主管理要求较高的企业或园区，可以考虑完全采用行业频谱建设5G专网，如图1所示同时，也可以结合其他工业有线和无线技术，构建低成本全功能无线专网这时候数据需要经过防火墙，理论上可以对外界封闭，具有很好的灵活性，安全性和性能

图一。利用行业频谱自建5G毫米波专网

对于成本，运维，管理能力不足的企业或园区，可以考虑与运营商合作建设5G专网为了保证安全，可以自建UPF，保证业务数据不出现在少数需要高低频组网的场合，如果行业频谱不能保证高低匹配，可以考虑使用公网的低频段，实现与行业毫米波频段的双接如图2所示

图2，5G毫米波混合专用网

对于希望专网完全托管的公司，可以考虑搭建5G虚拟专网，利用端到端切片实现业务逻辑隔离，从而保证速度，时延等要求。

不同配置的帧结构和大带宽提供了更高的传输速率。

毫米波帧结构的上行和下行无线帧长度为10ms，包含10个子帧，每个子帧为1ms每个无线帧被分成两个长度相同的半帧，每个半帧包含5个子帧每帧和每个子帧中的时隙数见下表

毫米波通常采用5个时隙的帧结构，如下:

三种帧结构具有不同的上下行时隙比，配合特殊的时隙比，可以很好地满足工业互联网宽带场景应用目前根据业界毫米波芯片的能力，支持下行800MHz，上行400MHz的双流MIMO伴随着行业的发展，这种能力会进一步提高下表显示了根据当前芯片能力测量的5G毫米波速率能力

高子载波间隔导致更高的时间分辨率和更低的时间延迟。

与5G中低频带30kHz的子载波间距相比，毫米波子载波间距扩大了4倍，对应的时隙长度缩短为1/4，可以显著降低空口时延毫米波的低延迟传输能力可以很好地满足工业领域对低延迟通信的需求工业领域中的远程控制，设备诊断等方面要求传输延迟在毫秒量级，而这些要求的数据包大小往往很小下表显示了不同数据包大小的毫米波通信的用户平面延迟可见，毫米波通信的用户面延迟完全可以满足工业领域的需求对于一些有规律传输的数据包，开启预调度可以进一步将用户面延迟降低到5 ms以下

为进一步降低时延，增强可靠性，中信移动毫米波设备支持DU型帧结构和上行免调制传输，可将空口时延控制在1ms以内R16功能的后续引入将进一步减少时间延迟同时设备支持高低频双连接组网，支持PDCP重复传输，低比特率MCS表/CQI表，高聚合级PDCCH，PDSCH/PUSCH时隙级重复传输，R16和R17 M—TRP等功能将陆续推出，进一步保证毫米波的可靠性，使毫米波技术更好地服务于5G垂直产业

高空间分辨率，提供精确的波束形成和高精度覆盖。

毫米波频率高，多面板数模混合联合波束形成技术可以提供窄波束形成，实现精确覆盖和扫描对于大带宽的工业应用，可以采用传统的单波束扫描方案，但是对于时间敏感的商业和工业场景的覆盖区域，单波束扫描方案需要一定的时间周期，多面板并发多波束可以减少扫描周期带来的时延毫米波的波束形成能力如图3所示

图3。毫米波在不同方向的波束容量

毫米波更宽的系统带宽有助于提高定位精度，满足工业互联网精确定位的需求定位能力可以从距离感知能力的纵向距离分辨率和角度感知能力的横向距离分辨率两个方面来衡量

图4横向定位能力与天线孔径的关系

图4给出了不同频段下对定位信号发射天线口径的要求，感知距离D = 10，横向定位精度要求不同可以看出，定位信号的频带越高，发射定位信号所需的天线孔径越小在10cm横向定位精度的要求下，工作在26GHz频段的毫米波定位天线口径约为1.4米，而工作在60GHz频段的口径仅为0.61米相比之下，3.5GHz频段需要10米以上的发射天线，工程难度较大

中信移动自主研发的5G毫米波设备和组网解决方案，为行业提供了大带宽，低时延，精确的波束形成和定位能力在支持独立组网应用的同时，还支持FR1—FR2 DC的高低频混合组网能力，可以满足广域覆盖和区域宽带传输以及垂直行业应用的需求

图5中信移动毫米波系列产品

图5是中信移动自主研发的一系列毫米波产品根据实际组网要求和工程条件，可以选择不同的毫米波产品进行组网同时，根据行业对运维管理，区域吞吐量和用户速率的要求，可以选择不同的组网方式，帧结构和载波带宽配置，满足不同企业和园区的行业应用需求

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