60 GHz高速率短距離通信系統(tǒng)綜述

岳光榮，陳雷，徐廷生，唐俊林

(1．電子科技大學(xué) 通信抗干擾技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611731; 2．中國(guó)人民解放軍78006部隊(duì)，四川 成都 610041)

60 GHz高速率短距離通信系統(tǒng)綜述

岳光榮1，陳雷1，徐廷生2，唐俊林1

(1．電子科技大學(xué) 通信抗干擾技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611731; 2．中國(guó)人民解放軍78006部隊(duì)，四川 成都 610041)

隨著第五代移動(dòng)通信時(shí)代的臨近，無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨著更高速率、更大容量的挑戰(zhàn)。60 GHz無(wú)線通信技術(shù)具有豐富的免許可頻段，在未來(lái)無(wú)線通信應(yīng)用中有巨大的潛力。針對(duì)60 GHz系統(tǒng)應(yīng)用在短距離通信中的挑戰(zhàn)與潛力，從60 GHz頻段信道傳播、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)討論。相比較低頻段系統(tǒng)，60 GHz信號(hào)傳播損耗大、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度高、射頻器件非理想特性明顯。然而，60 GHz頻段系統(tǒng)擁有帶寬資源豐富、信號(hào)方向性良好的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)采取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，60 GHz系統(tǒng)在Wi-Fi、基站無(wú)線回傳、D2D和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中有著廣闊應(yīng)用前景。

60 GHz；傳播特性；應(yīng)用場(chǎng)景

0 引言

從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，蜂窩無(wú)線通信經(jīng)歷幾代技術(shù)的飛速發(fā)展，每十年就有新的一代移動(dòng)通信技術(shù)誕生，系統(tǒng)傳輸速率也從最初的每秒幾千比特發(fā)展到目前的每秒上百兆比特，大大提高了人們交流溝通和獲取信息的能力［1］。但是隨著移動(dòng)通信數(shù)據(jù)量的迅猛增加以及智能終端的廣泛普及，傳統(tǒng)移動(dòng)蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)正面臨著如何滿足未來(lái)通信高速率、低延遲和大容量要求的挑戰(zhàn)。對(duì)于未來(lái)第五代移動(dòng)通信提出的每秒幾千兆到數(shù)十千兆比特的傳輸速率，目前移動(dòng)蜂窩無(wú)線通信采用的700 MHz～2．6 GHz的許可頻帶顯得有些捉襟見(jiàn)肘，很難在如此有限的頻段上滿足如此高速率的傳輸要求［2，3］。因此，在未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的架構(gòu)里，頻帶在30～300 GHz的毫米波短距離通信系統(tǒng)［4］將起到非常重要的作用。隨著全球眾多國(guó)家和地區(qū)相繼在60 GHz頻率附近開(kāi)放了免許可頻段，大量學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究者投入到對(duì)60 GHz無(wú)線通信技術(shù)的研究工作中，這也使得60 GHz無(wú)線通信技術(shù)成為未來(lái)移動(dòng)通信最具潛力的技術(shù)之一。在接下來(lái)的篇幅內(nèi)，將從標(biāo)準(zhǔn)制訂現(xiàn)狀、信道傳播特性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面介紹60 GHz系統(tǒng)的概況。

1 標(biāo)準(zhǔn)制訂情況

早期針對(duì)60 GHz用于商用系統(tǒng)的研究主要集中在短距離的多媒體傳輸系統(tǒng)應(yīng)用，一些標(biāo)準(zhǔn)也圍繞該類(lèi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，如IEEE 802．15．3c［5］、WirelessHD［6］和ECMA－387［7］等，主要面向機(jī)頂盒、電視等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品之間傳輸未壓縮的高速數(shù)據(jù)和高清視頻。除此之外，還有旨在移動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行高速傳輸?shù)腎EEE 802．11ad［8］標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)線千兆聯(lián)盟(WirelessGigabitAlliance，WiGig)［9］。IEEE 802．11ad是現(xiàn)階段最成功的60 GHz系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它支持近7 Gbps的傳輸速率，支持設(shè)備在2．4 GHz、5 GHz和60 GHz多個(gè)頻段上任意切換，無(wú)縫運(yùn)行802．11網(wǎng)絡(luò)，同樣也支持發(fā)送機(jī)采用波束成形模式和媒體訪問(wèn)控制層的直聯(lián)互通。2015年，IEEE 802．11工作組成立了Task Groupay任務(wù)組［10］，由以前的NG60(next generation 60 GHz)發(fā)展而來(lái)，希望制訂一個(gè)針對(duì)802．11物理層與MAC層的修訂標(biāo)準(zhǔn)，在保持或提升現(xiàn)有基站功率效率的前提下，滿足至少有一種工作制式能達(dá)到20 Gbps的傳輸速率。標(biāo)準(zhǔn)中的系統(tǒng)方案主要在45 GHz以上的免許可頻段工作，并能夠與802．11ad標(biāo)準(zhǔn)兼容共存。另一方面，中國(guó)也在積極發(fā)展適合本國(guó)市場(chǎng)和頻段的60 GHz標(biāo)準(zhǔn)。2012年，IEEE 802．11工作組正式采納了中國(guó)提出的毫米波建設(shè)意見(jiàn)，成立了適用于中國(guó)毫米波頻段的IEEE 802．11aj任務(wù)組［11］，加快發(fā)展和制定中國(guó)國(guó)內(nèi)的下一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

2 信道傳播特性

60 GHz頻段系統(tǒng)擁有獨(dú)特的信道傳播特性，與低頻段系統(tǒng)相比，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面:一是豐富的免費(fèi)頻帶資源;二是更嚴(yán)重的傳播損耗;三是信號(hào)傳播粒子特性明顯。

2.1 頻段劃分

2001年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communications Commission，F(xiàn)CC)就將57～64 GHz頻段劃分為免許可頻段，以供無(wú)線通信研究和發(fā)展［12］。隨后，全球各國(guó)紛紛參與到60 GHz頻段劃分工作中，各國(guó)頻段分配情況如圖1所示，其中大約有5 GHz的共有帶寬，這讓60 GHz頻段具有良好的國(guó)際通用性。60 GHz頻段豐富的頻帶資源保證了在選擇了合理的調(diào)制方式和編碼方式的情況下，系統(tǒng)傳輸速率能夠能達(dá)到每秒數(shù)千兆比特甚至更高的傳輸速率。

圖1 部分國(guó)家地區(qū)60 GHz頻段分配

2.2 傳播損耗

2.2.1 室外傳播

60 GHz頻段信號(hào)的室外傳播能力并不理想。眾所周知，60 GHz頻段的大氣衰減是整個(gè)毫米波頻段最嚴(yán)重的，在海平面上氧氣衰減在60 GHz處出現(xiàn)峰值，達(dá)到15 dB/km，而以60 GHz為中心的，其附近的8 GHz的氧氣衰減為10 dB/km，而水蒸氣衰減僅為0．1 dB/km［13］。同時(shí)，60 GHz頻段信號(hào)還面臨比低頻段更嚴(yán)重的落雨衰減和樹(shù)葉衰減［3］。除此之外，相較于現(xiàn)有的移動(dòng)通信頻段，即使在自由空間條件下，60 GHz本身也有更嚴(yán)重的路徑損耗，其通常比2～5 GHz以下頻段高20～30 dB。綜合以上因素，60 GHz頻段在室外的傳播距離相當(dāng)有限，這能降低不同系統(tǒng)間隔離和復(fù)用的難度，增強(qiáng)保密性，但是也了對(duì)信號(hào)覆蓋產(chǎn)生了負(fù)面影響。

2.2.2 室內(nèi)傳播

60 GHz信號(hào)在室內(nèi)的傳播特性表現(xiàn)為穿透能力弱，需要依靠直射路徑或反射路徑通信。表1［3，15，16］整理了一些常見(jiàn)建筑材料的穿透損耗情況?？傮w上看，相較于低頻段系統(tǒng)，60 GHz頻帶內(nèi)信號(hào)的穿透能力較弱。因此，即使是在室內(nèi)，不同房間之間的系統(tǒng)覆蓋仍然需要認(rèn)真設(shè)計(jì)，可以通過(guò)采用波束成形和中繼來(lái)加強(qiáng)信號(hào)覆蓋［14］，同時(shí)利用玻璃和木質(zhì)材料的低穿透損耗，通過(guò)門(mén)窗尋找能夠建立鏈接的信號(hào)路徑。

表1 60 GHz頻段建筑材料穿透損耗

2.3 繞射與反射

60 GHz信號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的5 GHz以下系統(tǒng)的信號(hào)波長(zhǎng)，這使其在傳播過(guò)程中表現(xiàn)出更顯著的粒子特性。根據(jù)中的測(cè)量結(jié)果，60 GHz在材料邊緣和建筑邊緣的繞射損耗均達(dá)到30 dB左右［17，18］，即使是在非視距路徑(NLOS)的信道環(huán)境中，60 GHz系統(tǒng)收發(fā)鏈路的建立也依賴環(huán)境當(dāng)中的反射表面［19］。除此之外，人體活動(dòng)對(duì)于60 GHz系統(tǒng)通信質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生顯著影響［17，18，20］。在室內(nèi)，人類(lèi)活動(dòng)引起的遮擋會(huì)帶來(lái)信道衰減的劇烈波動(dòng)，波動(dòng)幅度達(dá)到20 dB以上，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)生過(guò)渡時(shí)間短，具體的影響與天線配置以及人員個(gè)數(shù)有關(guān)［20］;在室外，人員在基站附近的活動(dòng)也會(huì)造成15～40 dB的信號(hào)衰減［18］。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 陣列天線

前面已經(jīng)提到，60 GHz信號(hào)傳播過(guò)程中的功率損耗很大，為了滿足信號(hào)傳輸?shù)墓β室?，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮增加發(fā)射功率，或增大發(fā)射和接收天線的增益。前者由于受限于60 GHz系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)難度很難達(dá)到理想效果，因此具有高增益的多陣元陣列天線被廣泛采用。除了增益改善，陣列天線還能有效地降低信道的均方根時(shí)延［21］，減小接收機(jī)均衡設(shè)計(jì)的難度。同時(shí)，60 GHz信號(hào)較短的波長(zhǎng)縮小了60 GHz系統(tǒng)的天線尺寸，使得多陣元的陣列天線能夠在很小的面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)。基于此，IEEE 802．11ad標(biāo)準(zhǔn)中也定義了采用定向天線的傳輸模式［22］。與低頻段相比，采用定向天線的60 GHz系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮上也有一定不同，主要可以概括為以下幾個(gè)方面［23］:首先，60 GHz頻段全向陣元很難實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中需要用準(zhǔn)全向天線陣元取代全向陣元;其次，全向通信增益嚴(yán)重不足，導(dǎo)致鏈路建立階段很難進(jìn)行鏈路配置的同步;另外，定向天線能有效減小信號(hào)空間譜泄漏，更利于空間復(fù)用。

3.2 射頻器件失真

60 GHz系統(tǒng)較高的工作頻段以及很大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬給硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)。一些在低頻段系統(tǒng)并不嚴(yán)重的射頻器件失真在60 GHz系統(tǒng)內(nèi)可能變得顯著。減小射頻失真有3種思路，一是使用更昂貴的器材原件，但這顯然不利于控制系統(tǒng)成本;二是優(yōu)化元器件設(shè)計(jì);三是引入校準(zhǔn)或者補(bǔ)償算法。

3.2.1 功率放大器非線性失真

為了對(duì)抗信號(hào)傳輸損耗，60 GHz系統(tǒng)需要足夠大的發(fā)射功率來(lái)滿足信號(hào)的覆蓋需求，因此，功率放大器的性能對(duì)發(fā)射機(jī)乃至整個(gè)系統(tǒng)性能都有極其重要的影響。為了滿足功率放大要求，功率放大器通常需要工作在接近飽和點(diǎn)的非線性區(qū)域，由此帶來(lái)了嚴(yán)重的非線性失真。為了保持高線性，功率放大器不得不采用功率回退，犧牲增益以保證功率放大器工作在線性區(qū)域。同樣的情況在CMOS工藝的功率放大器上也存在，工藝進(jìn)步的是晶體管速度提高，同時(shí)降低其柵氧厚度，考慮到器件可靠性，晶體管電源電壓降低，這導(dǎo)致提升毫米波功放輸出功率很困難，因此線性度和輸出功率之前的權(quán)衡余地也就相應(yīng)變小［12］。

3.2.2 IQ不平衡

直接變頻結(jié)構(gòu)是60 GHz接收機(jī)常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)［24－26］，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成。理想情況下，用于下變頻的兩路本振信號(hào)的幅度相同、相位相差恰好90°，同時(shí)兩正交支路所有器件的頻率響應(yīng)完全相同。但是在實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中，由于60 GHz載波頻率很高，很難做到兩路本振信號(hào)幅度和相位的完全匹配，由此產(chǎn)生的失真叫做IQ不平衡。除此之外，由于60 GHz系統(tǒng)的信號(hào)帶寬較大，IQ兩支路在信號(hào)帶寬范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)很難做到完全一樣，造成了與頻率相關(guān)的IQ不平衡現(xiàn)象。IQ不平衡，特別是與頻率相關(guān)的IQ不平衡，在低頻段并未引起太多的重視，然而在像60 GHz系統(tǒng)這種高頻系統(tǒng)中，與頻率相關(guān)的IQ不平衡對(duì)于系統(tǒng)性能有著重要影響。IQ不平衡會(huì)在信號(hào)中引入信號(hào)自身的鏡像干擾，還會(huì)破壞功率放大器的線性特性［27］。圖2是16QAM受IQ不平衡影響后的星座點(diǎn)，圖3是與頻率相關(guān)不平衡時(shí)的示意圖。

圖2 IQ不平衡接收機(jī)16QAM星座點(diǎn)

圖3 IQ不平衡接收機(jī)相頻響應(yīng)示意圖

3.2.3 相位噪聲

理想的本振信號(hào)是一個(gè)單音信號(hào)，而實(shí)際系統(tǒng)中的本振信號(hào)是具有一定的帶寬，伴隨隨機(jī)相位漂移和周期性的雜散的信號(hào)，這種本振信號(hào)相位抖動(dòng)現(xiàn)象總稱為相位噪聲。相比功率放大器的非線性放大和IQ不平衡，相位噪聲更為人們熟知，其主要原因是即使在低頻段，相位噪聲對(duì)于采用正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制系統(tǒng)的性能影響也很明顯［28，29］。對(duì)于60 GHz系統(tǒng)，由于本振的震蕩頻率高，供電電壓小，相位噪聲比低頻段系統(tǒng)更加嚴(yán)重。相位噪聲一般用給定偏移頻率處的功率密度(PSD)來(lái)表征。在IEEE 802．15．3c和IEEE 802．11ad標(biāo)準(zhǔn)中給出了相位噪聲PSD的“一個(gè)極點(diǎn)/一個(gè)零點(diǎn)”(One-pole/ one-zero model)模型［30，31］，分別根據(jù)一個(gè)低頻點(diǎn)和一個(gè)高頻點(diǎn)的相位噪聲功率密度來(lái)表征整個(gè)相位噪聲功率譜密度。

除了上面介紹的3種60 GHz中常見(jiàn)的射頻非理想特性，還有一些額外的系統(tǒng)失真來(lái)源，例如頻率偏移、直流偏執(zhí)以及帶內(nèi)失真等，有大量針對(duì)這些非理想特性分別或者聯(lián)合補(bǔ)償?shù)奈墨I(xiàn)［32－36］，這里限于篇幅，不一一詳細(xì)介紹。

3.3 混合波束成形技術(shù)

前文提到，由于功放增益不足，信道損耗偏高，60 GHz系統(tǒng)通常會(huì)使用陣列天線通過(guò)波束成形來(lái)提高天線增益。但是，60 GHz波束成形技術(shù)上面臨一些固有的困難。最大的困難就是數(shù)?；旌掀骷?，主要是數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC/ADC)的功率消耗過(guò)高。針對(duì)這一問(wèn)題，現(xiàn)行的解決思路是讓多根天線共用一個(gè)數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換器以降低波束成形器中數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量，或者采用低功耗的單比特量化技術(shù)［14］。對(duì)于前者，當(dāng)天線數(shù)大于模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)字波束成形不能充分利用天線自由度，因此需要在模擬域內(nèi)實(shí)現(xiàn)波束成形算法，這無(wú)疑會(huì)帶來(lái)很大的實(shí)現(xiàn)難度。為解決該問(wèn)題，一種改進(jìn)的波束成形方案是在數(shù)字域進(jìn)行一次低維度的波束成形，隨后在模擬域利用移相器改變各個(gè)天線上發(fā)射信號(hào)的相位實(shí)現(xiàn)相控波束成形［37－39］，這種方式性能雖然不如純數(shù)字的波束成形，但實(shí)現(xiàn)成本大大降低。

4 60 GHz應(yīng)用場(chǎng)景

在60 GHz發(fā)展早期，人們?cè)O(shè)想的60 GHz系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景主要是集中在高清視頻傳輸和類(lèi)似WIFI的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方面。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)進(jìn)一步從滿足通信需求滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫?0 GHz系統(tǒng)的設(shè)計(jì)場(chǎng)景已經(jīng)不再是單純的多媒體傳輸或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，更多更豐富靈活的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)始逐漸被人們關(guān)注。

4.1 60 GHz應(yīng)用于新一代Wi-Fi

60 GHz作為新一代Wi-Fi實(shí)現(xiàn)高速的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸是IEEE 802．11ad所設(shè)定的經(jīng)典使用場(chǎng)景［23］。將60GHz應(yīng)用于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入到了工業(yè)界研發(fā)階段。美國(guó)高通公司2015年宣布將會(huì)展示其最新的三頻接入芯片，將60 GHz技術(shù)與IEEE 802．11ac(5 GHz及2．4 GHz)技術(shù)進(jìn)行整合;韓國(guó)三星公司也開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用60 GHz技術(shù)的Wi-Fi，傳輸速率達(dá)到4．6 Gbps。除此之外，戴爾、英特爾等公司也有各種60 GHz的產(chǎn)品研發(fā)新聞公布。作為新一代Wi-Fi的候選技術(shù)，60 GHz技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸得到工業(yè)界的承認(rèn)。

4.2 60 GHz應(yīng)用于小型基站回傳

60 GHz在戶外的傳播距離有限，并不能滿足傳統(tǒng)基站的信號(hào)覆蓋要求。但伴隨5G時(shí)代來(lái)臨，人們對(duì)于小型密集基站的需求上升以求達(dá)到更大的系統(tǒng)容量［40］，同時(shí)小型基站的覆蓋范圍要求被降低，小型基站之間的通信距離通常在100～200 m［41］。使用大量小型基站的一個(gè)問(wèn)題是如何在小型基站與宏基站之間實(shí)現(xiàn)低成本、高靈活性的回傳［41］。傳統(tǒng)的光纖方式顯然不再使用，60 GHz及其以上的毫米波頻段成為無(wú)線回傳方式的候選頻段［3］。60 GHz系統(tǒng)小巧的天線陣列能夠很方便地架設(shè)，同時(shí)相比6 GHz以下的許可頻段，60 GHz的帶寬資源更加豐富。

4.3 60 GHz應(yīng)用于D2D

60 GHz利用定向天線，實(shí)現(xiàn)低干擾傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使其能夠應(yīng)用于終端直聯(lián)通信(Device-to-device，D2D)［42］。設(shè)備間的直聯(lián)通信允許設(shè)備在不經(jīng)過(guò)基站的情況下與附近的設(shè)備進(jìn)行直接通信，以充分利用信道資源。在D2D通信模式下，同一小區(qū)內(nèi)的多對(duì)D2D通信設(shè)備之間會(huì)共享部分信道資源以實(shí)現(xiàn)頻譜效率的最大化，在這部分信道上傳輸?shù)亩鄬?duì)設(shè)備之間是非正交傳輸?shù)摹?0 GHz一方面有豐富的帶寬資源，允許更多的設(shè)備劃分獨(dú)立的頻段，同時(shí)利用定向天線減小了在相同頻段工作的設(shè)備之間的相互干擾，實(shí)現(xiàn)正交化的傳輸［41］。在正在制訂階段的IEEE 802．11ay標(biāo)準(zhǔn)中，一些更加具體的D2D應(yīng)用場(chǎng)景也有相關(guān)討論，包括輔助現(xiàn)實(shí)(AR)或者虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)設(shè)備，可穿戴設(shè)備等［43］。

4.4 60 GHz應(yīng)用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

與同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不同，為了提高容量覆蓋或是能效，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在著各種各樣的類(lèi)型的基站。如果各個(gè)小型基站使用單一頻率與宏基站通信會(huì)引起嚴(yán)重的跨層干擾(cross-tier interference)［41］。一種解決方法是將控制層與用戶數(shù)據(jù)層分開(kāi)，小型基站使用3 GHz以下的頻率利用高功率信號(hào)與宏基站之間傳輸控制信息［14，41］;而利用如60 GHz一類(lèi)高頻率系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低功率的小型小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)60 GHz信號(hào)定向覆蓋小型小區(qū)一方面能達(dá)到高吞吐，同時(shí)波束成形也減少了系統(tǒng)內(nèi)的用戶間干擾。在IEEE 802．11ay的相關(guān)文檔中還討論了Mobile Offloading的概念［43］，指的是移動(dòng)端將移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是視頻類(lèi)的高吞吐業(yè)務(wù)從基站下卸(offload)到60 GHz頻段終端進(jìn)行傳輸。

5 結(jié)束語(yǔ)

60 GHz頻段擁有豐富帶寬資源，在未來(lái)無(wú)線通信有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)階段，60 GHz系統(tǒng)的研究重心已經(jīng)從單純追求高速率高帶寬發(fā)展到了研究能夠適用于各種場(chǎng)景，并針對(duì)各自應(yīng)用優(yōu)化的系統(tǒng)。討論了60 GHz的信道傳播特點(diǎn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)以及潛在應(yīng)用場(chǎng)景，明確指出了60 GHz系統(tǒng)在帶寬資源、器件尺寸和干擾降低等方面的優(yōu)勢(shì)，也說(shuō)明了其在硬件設(shè)計(jì)和覆蓋能力等方面的劣勢(shì)。通過(guò)文中論述，可以肯定的是，60 GHz系統(tǒng)在未來(lái)無(wú)線通信中有著巨大的應(yīng)用潛力，但是要成為一個(gè)成熟的技術(shù)，60 GHz系統(tǒng)還有很多技術(shù)難題需要克服。

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Overview on 60 GHz Short－range High-speed Communication Systems

YUE Guang-rong1，CHEN Lei1，XU Ting-sheng2，TANG Jun-lin1
(1．National Key Lab of Communications，University of Electronic Science＆Technology of China，Chengdu Sichuan 611731，China;2．Unit 78006，PLA，Chengdu Sichuan 610041，China)

With the coming of the fifth generation of mobile communication，the wireless communications are faced with such challenges as higher data rate and larger system capacity．The 60 GHz band has abundant band resources and is of great potential in future wireless communication applications．Aiming at the challenge and potential of 60 GHz system in short-range communication，the propagation characteristics，key technologies and application scenarios are discussed．Compared with that in band of lower frequency，the signal in 60 GHz band suffers more propagation power loss，more difficulties in implementation and more obvious non-ideality of radio frequency devices．However，in virtue of its band resource and good directional property，the 60 GHz systems still have a wide application prospect in Wi-Fi，base-station backhaul，D2D and heterogeneous networks if proper technologies are adopted．

60 GHz;propagation characteristics;application scenarios

TN91

A

1003－3114(2015)05－01－6

10.3969/j.issn.1003－3114.2015.05.01

岳光榮，陳雷，徐廷生，等．60 GHz高速率短距離通信系統(tǒng)綜述［J］．無(wú)線電通信技術(shù)，2015，41(5):01－06．

2015－06－15

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2011AA010201);國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題(2013ZX03005010);四川省科技廳支撐項(xiàng)目(2012FZ0119、2013GZ0029)

岳光榮(1974—)，男，博士，研究員/教授，2006年12月畢業(yè)于電子科技大學(xué)，獲得工學(xué)博士學(xué)位;2007至2008年赴加州大學(xué)伯克利分校進(jìn)行博士后研究，回國(guó)后主要從事毫米波高速率短距離通信系統(tǒng)相關(guān)研究。陳雷(1987—)，男，博士在讀，2010年畢業(yè)于電子科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就讀于電子科技大學(xué)通信抗干擾國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，主要研究方向:60 GHz射頻非理想特性補(bǔ)償。