【摘 要】與4G工作頻段相比，5G的工作頻段更高，頻段的傳播損耗和穿透損耗更大，其覆蓋將面臨嚴峻的挑戰。首先，簡述國外和國內5G頻段分配現狀;其次，基于5G頻段UMa傳播模型、RMa傳播模型，通過仿真分析兩種傳播模型在城區和農村場景下5G的覆蓋性能;最后結合鏈路預算表及傳播模型，得出5G覆蓋性能的結論。
【關鍵詞】5G頻段;UMa傳播模型;RMa傳播模型;鏈路預算表;覆蓋性能
作者：袁周陽，趙偉康，吳迪.
0 引言
2019年工信部發放5G牌照，給運營商指明了發展的方向及后期測試和商用需要做的工作，促使我國運營商加快部署5G商用的步伐。作為新一代的移動通信系統，5G所應用的場景將更加多樣化，如自動駕駛、遠程醫療等場景，并融合多種無線接入方式[1]，其組網方式將由傳統的單一頻段演化為高、中、低在內的全頻段方式。在5G建網初期，將使用低、中頻段實現網絡的廣覆蓋和深度覆蓋，后期將使用高頻段解決熱點區域的容量問題，并兼顧加強深度覆蓋。因此，5G建網初期覆蓋性能將是后期規劃和建設的有力依據，是值得研究的問題。鑒于此，本文通過分析UMa和RMa兩種傳播模型使用的場景及路徑損耗，并結合仿真分析和鏈路預算表，得出5G系統的覆蓋性能。
1 5G頻段分配現狀
1.1 國外5G頻段分配現狀
3GPP約定，5G NR所使用的頻譜分成兩個大的范圍：FR1和FR2，一個是6 GHz頻段，另一個是之前常說的毫米波高頻段范圍，而且5G NR物理層也根據這些范圍定義了最大帶寬及各類子載波間隔，在6 GHz頻段，最大的帶寬是100 MHz，而毫米波采用的最大帶寬是400 MHz。在國際標準化組織3GPP定義的眾多子載波間隔中，如15 kHz、30 kHz兩種子載波間隔僅用于6 GHz以下頻段，而另外一些特殊的子載波間隔比如120 kHz也只在毫米波頻段使用。同時，一些子載波間隔比如60 kHz可以在這兩個頻段范圍通用。如表1所示3GPP分配的5G使用的頻段范圍：
目前，5G頻段資源的分配已在全球范圍內逐步展開，全球主流運營商及主要國家及地區(中國、歐盟等)都分配了相應的5G頻段資源，主要集中在6 GHz以下的頻段作為5G使用;而美國主要把24 GHz以上頻段用于5G使用。具體頻段分配現狀如圖1所示。
1.2 國內5G頻段分配現狀
2017年11月，工業和信息化部發布通知，正式宣布5G系統的工作頻段為3 300—3 600 MHz、4 800—5 000 MHz，其中3 300—3 400 MHz頻段原則上限室內使用。同時，工信部不再受理和審批3 600 MHz和4 800 MHz附近新申請的用于地面固定業務、空間無線電臺業務、空間無線電臺測控的頻段使用許可。
2018年12月6日，工業和信息化部正式向國內三大電信運營商發布“在全國范圍內5G中低頻段試驗頻率”的使用許可。中國移動獲得2 515—2 675 MHz、4 800—4 900 MHz頻段的5G試驗頻率資源，其中
2 515—2 575 MHz、2 635—2 675 MHz和4 800—4 900 MHz頻段為新增頻段，2 575—2 635 MHz頻段為重耕中國移動現有的TD-LTE(4G)頻段;而中國電信和中國聯通分別獲得3 400—3 500 MHz、3 500—3 600 MHz頻段的5G試驗頻率資源。
2019年6月6日，工業和信息化部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電四家企業頒發了基礎電信業務經營許可證，批準四家企業經營“第五代數字蜂窩移動通信業務”。5G牌照的發放推動5G產業發展，加快5G商用的進程。四家企業5G頻段具體分配如表2所示：
2 UMa和RMa傳播模型分析
2.1 UMa和RMa傳播模型介紹
傳統無線傳播模型Okumura-Hata和COST231-Hata模型主要應用在2 GHz以下低頻段，而5G通信系統主要采用6 GHz以下的中低頻段和24 GHz以上的高頻段[2]組網，其部署方式也有別于傳統室外宏站和室內分布系統方式，主要使用室外宏微站以及室內微微站相結合的方式。因此傳統無線傳播模型，無論從頻率選擇還是部署方式上都難以適用于5G通信系統基站的覆蓋預測。
鑒于此，3GPP TR 38.901基于多個場景定義了適用于5G NR 0.5～100 GHz的傳播模型，包含Uma、UMi、RMa和InH等四類場景[4-5]，具體適用范圍如下所示。
(1)Uma(城區宏站)：適用于建筑物分布比較密集的區域。此場景主要包括各省會城市的商業中心和密集寫字樓區域。該類場景基站天線掛高高于周圍建筑物樓頂高度(如25～30 m)，用戶在地平面高度(約1.5 m)，站間距不超過500 m。
(2)RMa(農村宏站)：適用于建筑物分布非常稀疏的區域。此類場景主要包括我國大部分的農村區域和少數不發達的鄉鎮區域。該類場景基站天線掛高在10 m至150 m之間，用戶在地平面高度(約1.5 m)，站間距一直到5 000 m。
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