G毫米波通信

民航领域5G加速推进背景下通信原理与系统课程教学改革作者：屈景怡刘涛夏冬喻丽红来源：《高教学刊》2024年第15期摘要：中国交通教育研究会“十四五”交通教育科研发展规划中明确指出，大力开展5G加速推进背景下专业课程教学创新方面的研究。

中国民航大学通信原理与系统课程组立足民航发展需求，紧跟技术进步和行业发展的趋势，重组教学内容，深拓教学资源，探索多元化考核方式，开展“行业为要、内容为新”的课程教学改革，为民航5G加速推进背景下的课程建设提供参考和应用实践。

关键词：通信原理与系统；民航宽带通信技术；5G；6G；教学改革中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）15-0142-05Abstract： The "14th Five Year Plan" for the development of transportation education research and development by the China Association of Transportation Education Research clearly points out the need to vigorously carry out research on innovative teaching in professional courses under the background of accelerating the promotion of 5G. The "Communication Principles and Systems" course group of Civil Aviation University of China is based on the development needs of civil aviation and carry out curriculum teaching reform with "industry oriented and content oriented" closely following the trends of technological progress and industry development， restructuring teaching content， deepening teaching resources， and exploring diversified assessment methods. According to teaching feedback， students are satisfied with the effectiveness of teaching reform.Keywords： Communication Principle and System; civil aviation broadband communication; 5G; 6G; teaching reform隨着通信技术突飞猛进发展，目前，无线通信技术已经全面进入5G时代，6G的研发工作也已经在多个国家启动。

设计应用esign & ApplicationD5G毫米波TR组件设计Design of 5G millimeter-wave TR module陶长亚（1.电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 2330062.中国电子科技集团公司第41研究所，安徽 蚌埠 2330063.中电科仪器仪表（安徽）有限公司，安徽 蚌埠 233006）摘 要：为了对5G毫米波通信信号进行测试，本文利用锁相技术、混频技术、滤波技术和功率控制技术设计出一种宽带毫米波TR组件，经过实际测试，所有指标都达到了设计要求。

并成功用于5G信号综合测试仪中，实现了5G频段24.25 GHz～30 GHz的通信信号测试。

关键词：TR组件 5G 毫米波 本振源基金项目：电子信息测试技术安徽省重点实验室项目，由安徽省“三重一创”项目资助，国家科技重大专项（2017ZX03001020）0 引言对于TR 组件的设计，已有很多人做了深入的研究[1-4]。

但是对于5 G 毫米波TR 组件研制的文献却很少。

5 G 通信信号具有毫米波、大带宽等的特点。

为了对5 G 信号进行测试，本文设计出一种5 G 毫米波TR 组件，并成功用于5 G 信号综合测试仪中，实现了5 G 频段 24.25 GHz ～30 GHz 的通信信号测试。

1 方案设计１．１　设计指标频率范围：24.25 GHz ～30 GHz 功率输出范围：-90 dBm ～10 dBm 功率输出步进：1 dB 调制带宽：200 MHz 分析带宽：200 MHz作者简介：陶长亚（1975-），男，高级工程师。

研究方向：通信测量仪器的研究与开发。

通信地址：安徽省蚌埠市禹会区长征路726号电子第41研究所研发一部１．２　设计方案本设计方案的原理框图如图1所示。

对于上行发射通道，中频基带模块产生的0.25 GHz ～6 GHz 中频基带信号通过开关选择，经过衰减、放大等功率调整与 12 GHz 点频低相噪本振2次谐波混频获得24.25 GHz ～ 30 GHz 的5G 通信频段信号，经过滤波、功率调整后发射出去。

第30卷第2期2020年6月信阳农林学院学报Journal o£Xinyang Agriculture and Forestry UniversityVol.30No.2Jun.20205G无线网络中毫米波通信的路径损耗预测模型韩静(山西工程职业学院计算机信息系，山西太原030032)摘要:在5G通信中，毫米波信道建模是一项尤为关键的技术。

为了充分了解毫米波的传输特征,首先在室外点对点网络和车联网环境下分别测量了60GHz和73GHz的信道。

然后，通过在自由空间模型和斯坦福大学信道模型中引入校正因子，建立能够准确预测60GHz毫米波路径损耗的改进模型。

其次，将在发射器和接收器之间来自多个天线指向方向的信号进行合并，提出了73GHz毫米波波束合并的路径损耗模型。

实验结果表明，本文的路径损耗预测模型能够较准确地描述60GHz和73GHz毫米波的路径损耗情况。

关键词：5G；毫米波;路径损耗模型中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:2095-8978(2020)02-0110-04多输入多输出(Multiple—Input Multiple—Output,MIM0)m等创新技术以及毫米波(mmWave)频段中的新频谱分配有助于缓解当前频谱不足的问题闪，并且推动第五代(5G)无线通信的发展。

为了进行准确而可靠的5G系统设计,有必要全面了解毫米波频率上的传播通道特性。

新兴的5G通信系统采用了革命性新技术、新频谱和新架构概念。

因此，设计可靠的信道通道模型以协助工程师进行设计显得尤为重要。

与低于6GHz的频率相比，毫米波在发射天线的第一米传播中会有更高的自由空间路径损耗。

而在链路的两端使用高增益天线可以克服路径损耗,还可以使用波束成形和波束合并技术来提高链路质量并消除干扰区_5]。

本文针对60GHz和73GHz频段的毫米波，建立了能够准确描述路径损耗的模型。

1改进自由空间和斯坦福大学信道模型对于3G和4G蜂窝网络，可以使用IEEE802.16e系统的斯坦福大学信道模型来估计在微波频带中工作于2GHz以上的路径损耗冏。

波段划分最早用于搜索雷达的电磁波波长为23cm，这一波段被定义为L波段（英语Long的字头），后来这一波段的中心波长变为22cm。

当波长为10cm的电磁波被使用后，其波段被定义为S波段（英语Short的字头，意为比原有波长短的电磁波）。

在主要使用3cm电磁波的火控雷达出现后，3cm波长的电磁波被称为X波段，因为X 代表座标上的某点。

为了结合X波段和S波段的优点，逐渐出现了使用中心波长为5cm的雷达，该波段被称为C波段（C即Compromise，英语“结合”一词的字头）。

在英国人之后，德国人也开始独立开发自己的雷达，他们选择1.5cm作为自己雷达的中心波长。

这一波长的电磁波就被称为K波段（K = Kurtz，德语中“短”的字头）。

“不幸”的是，德国人以其日尔曼民族特有的“精确性”选择的波长可以被水蒸气强烈吸收。

结果这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。

战后设计的雷达为了避免这一吸收峰，通常使用比K波段波长略长（Ka，即英语K－above的缩写，意为在K 波段之上）和略短（Ku，即英语K－under的缩写，意为在K波段之下）的波段。

最后，由于最早的雷达使用的是米波，这一波段被称为P波段（P为Previous的缩写，即英语“以往”的字头）。

该系统十分繁琐、而且使用不便。

终于被一个以实际波长划分的波分波段系统取代，这两个系统的换算如下。

原P波段= 现A/B 原L波段= 现C/D 原S波段= 现E/F 原C波段= 现G/H 原X波段= 现I/J 原K波段= 现K 波段我国现用微波分波段代号Extremely Low Frequency (ELF) 0 KHz to 3 KHz Very Low Frequency (VLF)3 KHz to 30 KHz Radio Navigation & Maritime/Aeronautical Mobile 9 KHz to 540 KHz Low Frequency (LF) 30 KHz to 300 KHz Medium Frequency (MF) 300 KHz to 3 MHz AM Radio Broadcast 540 KHz to 1630 KHz High Frequency (HF)3 MHz to 30 MHz Shortwave Broadcast Radio 5.95 MHz to 26.1 MHz Very High Frequency (VHF)30 MHz to 300 MHz Low Band: TV Band 1 - Channels 2-6 54 MHz to 88 MHz Mid Band: FM Radio Broadcast 88 MHz to 174 MHz High Band: TV Band 2 - Channels 7-13 174 MHz to 216 MHz Super Band (mobile/fixed radio TV) 216 MHz to 600 MHz Ultra-High Frequency (UHF) 300 MHz to 3000 MHz Channels 14-70 470 MHz to 806 MHzL-band500 MHz to 1500 MHz Personal Communications Services (PCS) 1850 MHz to 1990 MHz Unlicensed PCS Devices1910 MHz to 1930 MHz Superhigh Frequencies (SHF) (Microwave) 3 GHz to 30 GHzC-band 3.6 GHz to 7 GHz X-band 7.25 GHz to 8.4 GHz Ku-band 10.7 GHz to 14.5 GHz Ka-band17.3 GHz to 31 GHz Extremely High Frequencies (EHF) (Millimeter Wave Signals) 30 GHz to 300 GHz Additional Fixed Satellite 38.6 GHz to 275 GHz Infrared Radiation 300 GHz to 810 THz Visible Light 810 THz to 1620 THz Ultraviolet Radiation 1.62 PHz to 30 PHz X-Rays 30 PHz to 30 EHz Gamma Rays30 EHzto3000 EHz微波波段极低频短波通信频率功能的划分极低频短波通信实际使用的频率范围:1.6 MHz～30 MHz1600 kHz～1800 kHz:主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号1800 kHz～2000 kHz:160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。

间传播，波束窄，具有良好的方向性。

由于毫米波所处频段高，干扰较少，所以传播稳定可靠。

但是，由于水汽、氧气等吸收作用，毫米波在大气中传播会受到不可忽视的衰减。

同时，降雨、云雾及沙尘也会带来信号的额外衰落，所以毫米波单跳通信距离较短本文从大气吸收、云雾、降雨和沙尘等大气为主的分子会对电磁波能量进行吸收，引起电波衰减。

大气吸收对毫米波的传播影响主要有频率、水蒸气浓度和天线仰角。

在毫米波频段内，氧60GHz 条主要谱线。

分别将这些谱线的吸收衰减率线性相加，并考虑亚毫米波段和红外区域强度极高的谱线以及连续谱的影响，可得到氧气和水汽的吸收损耗率 dB/km 是干燥空气条件下的特征衰减；定水汽密度条件下的特征衰减；f 是电波频率，以是该频率相关的复合折射率的虚部，计算方由于氧气和水汽的吸收线很多，逐项计算所有吸收线对应频率对电波衰减的贡献十分复杂，中根据发射天线和接收天线的相对高度将传播路径分为水平路径和倾斜路径，给出了在高度范围内的简易计算方法。

此法与逐线计算的大气吸收衰减所得结果之间60GHz 水平路径和微小倾角倾斜路径的路径衰减计算方法相同。

整个积分路径上氧气衰减率为常数，对其求衰减率积分，其路径衰减可由如式60−66−p=1013hPa、温度t=15℃的条件下模拟的干燥空气与水汽衰减率以及总的衰减率随频2是在ITU-R建议的水蒸气密度）、大气压强p=1013hPa、温度℃的条件下模拟的干燥空气与水汽衰减率以及总特征衰减率随频率的变化曲线图：频率f/GHz水蒸气密度为10.5g/m³时衰减率与频率的关系=频率f/GHz水蒸气密度为13g/m³时衰减率与频率的关系知，毫米波对于氧气和水蒸气吸收衰减均是随着频率的升高而增大。

在倾斜路径上大气衰减随高度递增近似成负指数采用了等效高度的方法。

定义等效高度对电波的衰减才显得重要[5]。

云、雾是由微小水滴成水滴直径在0.001~0.4mm 之间，满足瑞利散射条件[8]。

2g、3g、4g、5g、6g的工作频段【原创版】目录1.2G 的工作频段2.3G 的工作频段3.4G 的工作频段4.5G 的工作频段5.6G 的工作频段正文【2G 的工作频段】2G，即第二代移动通信技术，主要工作频段有 900MHz、1800MHz 和1900MHz。

在我国，2G 网络主要由两家运营商运营，分别是中国移动和中国联通。

这个阶段的移动通信技术主要提供语音和低速数据服务，如短信和 WAP 上网。

【3G 的工作频段】3G，即第三代移动通信技术，其主要工作频段有 UMTS850/900/1900/2100MHz，CDMA2000 800/1900MHz以及TD-SCDMA1880/2010MHz。

在我国，3G网络同样由三家运营商运营，分别是中国移动、中国联通和中国电信。

3G技术相较于2G，提供了更快的数据传输速度，能够满足用户浏览网页、收发邮件、观看在线视频等需求。

【4G 的工作频段】4G，即第四代移动通信技术，其主要工作频段有 LTE800/900/1800/1900/2100/2600MHz。

在我国，4G网络由三家运营商运营，分别是中国移动、中国联通和中国电信。

4G技术提供了更高的数据传输速度，使得用户能够轻松实现高清语音、视频通话以及在线游戏等应用。

【5G 的工作频段】5G，即第五代移动通信技术，其主要工作频段有 Sub-6GHz（如3.3-4.9GHz、6-8GHz 等）和毫米波（如 24GHz、28GHz、39GHz 等）。

在我国，5G 网络目前由三家运营商运营，分别是中国移动、中国联通和中国电信。

5G 技术以其超高速率、低时延和大连接数量，为未来物联网、智慧城市等应用提供了强大的通信支持。

【6G 的工作频段】6G，即第六代移动通信技术，目前尚处于研究和探索阶段。

预计 6G 网络的工作频段将会更高，如毫米波、太赫兹波等。

移动通信发展五个阶段移动通信发展五个阶段引言移动通信技术自问世以来，经历了不断的发展和演变。

从最初的1G时代开始，到目前的5G时代，移动通信行业在过去几十年间取得了巨大的进步。

本文将介绍移动通信发展的五个主要阶段，以及各个阶段的特点和重要的技术突破。

1. 第一阶段：1G时代1G时代是移动通信的起点，从20世纪70年代末开始，直到20世纪90年代末。

在1G时代，主要采用的是模拟信号传输技术，通信质量相对较差且容易受到干扰。

1G时代的蜂窝通信系统采用了分频多址（FDMA）技术，使得多个用户可以进行通话。

2. 第二阶段：2G时代2G时代是从20世纪90年代末开始到21世纪初的一个阶段。

2G时代标志着数字信号取代模拟信号成为移动通信的主流。

2G时代采用的主要技术是全球移动通信系统（GSM）和代码分割多址（CDMA）。

2G时代的重要突破是数据业务的引入，例如短信服务和无线上网。

3. 第三阶段：3G时代3G时代是从21世纪初到2010年左右的一个阶段。

3G时代引入了更高速的数据传输和更多多媒体服务。

其中最重要的标准是第三代合作伙伴项目（UMTS）和CDMA2000。

3G时代的突破在于提供更快的网速，允许用户进行视频通话、视频流媒体和互联网接入。

4. 第四阶段：4G时代4G时代是从2010年左右开始的一个阶段，至今仍然是我们目前最常使用的移动通信技术。

4G时代使用长期演进技术（LTE）作为其主要标准，提供了更快的上网速度和更可靠的连接质量。

4G时代的突破在于为用户提供了更好的多媒体体验，例如高清视频流媒体和大规模在线游戏。

5. 第五阶段：5G时代5G时代是当前移动通信发展的最新阶段，从2019年开始逐渐普及。

5G时代标志着移动通信技术迈向更高速、更可靠的新时代。

5G技术引入了毫米波（mmWave）频段和中低频（sub-6GHz）频段的利用，以提供更高的网速和更低的延迟。

，5G时代还将支持更多的设备连接和更广的服务范围，如物联网、自动驾驶和远程医疗。

Keysight EEsof EDA使用 SystemVue 评测用于毫米波通信的 5G 波形应用指南毫米波 (mmWave) 频段因为有十分宽广的信道带宽，所以通信行业正在考虑将其分配给移动无线通信使用。

无线行业要想满足未来无线网络不断增长的数据速率和容量需求，必然需要使用更大的信道带宽。

波形选择是毫米波通信无线接口设计中的一个重要问题。

但是，一个关键挑战是，在高载波频率中（如毫米波频段），发送和接收的信号可能会因为硬件原因而发生严重的减损。

因此，对几种先进波形在遇到硬件减损时所能达到的性能进行评测，对确保合理的波形设计有十分重要的意义。

引言6 GHz 以上（即毫米波频率范围）的移动无线通信现在表现出很大潜力。

吸引业界关注的主要原因是它拥有大量的可用频谱，尤其是与如今使用的传统 6 GHz 以下频段相比，优势更为明显。

此外，在毫米波频率下，天线也可以做得更小。

因此，设计人员可以在单台移动设备上集成大量天线，并使用波束赋形技术来抵御敌方传播信道的干扰。

综合这些优点，毫米波通信现在被视为实现 5G 无线接入技术（也称为新空口（NR））的一个关键支柱。

对于毫米波通信而言，一个基本问题是波形设计。

近年来，开发人员针对 5G 空中接口提出了很多建议，其中包括采用各种多载波（MC）和单载波（SC）波形。

设计 MC 波形的难点在于，用于构建收发信机的硬件可能存在很多缺陷，也就是说有较大的振荡器相位噪声和功率放大器（PA）非线性失真，而且随着载波频率的增加，这些缺陷会变得更明显。

因此，在设计/评测波形尤其是毫米波通信使用的波形时，必须慎重考虑到这些硬件缺陷。

本应用指南对有硬件减损时的各种先进波形的性能进行了细致评测和对比。

为帮助完成整个流程，我们在常见仿真假设下，使用用于电子系统级（ESL）设计的 Keysight SystemVue 软件环境进行了性能评测。

目录引言 (02)评测候选波形 (03)候选波形 (04)硬件减损模型 (05)非线性功率放大器 (06)性能评测 (07)总结 (11)鸣谢 (11)评测候选波形6 GHz 以上频段的移动无线通信具有许多特点，例如信道带宽大、数据速率要求高、传播条件恶劣、射频减损严重、天线数量多、基站规模小且成本低等特点。

I G I T C W技术 应用Technology Application100DIGITCW2023.10作者简介：李瀛生（1980-），男，汉族，南京人，高级工程师，硕士，研究方向为轨道交通通信集成。

1 研究背景长期以来，地铁车地通信系统受制于车地无线网络带宽不足，无法实现车载CCTV 、PIS 、TCMS 等大量数据的及时回传。

目前有如下几种方式实现车地数据的转储，主要是USB 拷贝、人工拔插硬盘和Wi-Fi 等方式，导致如下的问题。

（1）USB 拷贝：人力成本消耗高，难于拷贝大容量的视频数据；数据完整性易受病毒感染、数据丢失及系统的接口损坏等影响。

（2）人工拔插硬盘：人力成本消耗高，多次拔插，硬盘损耗较高，数据丢失和运维成本高以及病毒隐患等。

（3）Wi-Fi ：传输距离短，速率一般为56 Mbps ，数据下载超过2小时，数据丢失率达60%；抗干扰能力弱。

目前，一种新型车地无线技术5G 毫米波技术在车地高速通信系统中的应用，解决了上述问题，采用该技术的产品，可在车辆段及正线利用列车停站的短暂瞬间，以超过1 Gbps 的速率，将车载CCTV 系统视频录像回传到地面存储系统中保存，从而满足90天存储需求，同时，作为车地网络之间的一根高速总线，也可以实现车载其他日志数据（如TCMS ）的回传以及地到车业务（如PIS ）的及时推送，构建车地综合业务通信平台。

2 什么是5G毫米波毫米波（Millimeter wave ）：波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。

与光波相比，毫米波利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减24 GHz 微波雷达传感器为极小值的频率）传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小[1]。

5G毫米波技术在城市轨道交通中的应用李瀛生（南京熊猫信息产业有限公司，江苏 南京 210000）摘要：文章描述了一种新型车地无线技术——毫米波技术在轨道交通车地高速通信系统中的应用，采用该技术的产品，可在车辆段以及正线利用列车停站的短暂瞬间，以超过1 Gbps的速率，将车载CCTV系统视频录像回传到地面存储系统中保存，同时，作为车地网络之间的一根高速总线，也可以实现车载其他日志数据（如TCMS）的回传以及地到车业务（如PIS）的及时推送，构建车地综合业务通信平台。

第五代移动通信技术的新进展第一章：引言第五代移动通信技术（5G）是目前全球通信领域的热门话题之一。

5G具有更快的速度、更低的延迟和更大的容量，被认为是未来移动通信的主导技术。

本文将介绍5G的新进展，包括技术、应用和市场趋势。

第二章：5G技术进展1.毫米波通信技术5G的频率范围扩大到毫米波，可以实现更高的数据传输速度和更低的延迟。

毫米波通信技术被认为是推动5G发展的重要驱动力之一。

2.网络切片技术网络切片技术可以将网络分成多个独立的子网络，每个子网络可以根据不同的业务需求进行优化。

网络切片技术可以帮助5G网络更好地满足不同行业和用户的需求，推动5G的应用和发展。

3.超高清视频技术5G的速度和带宽可以支持更高清晰度和更流畅的视频传输，为视频直播、云游戏等应用提供更好的用户体验。

第三章：5G应用进展1.智能制造5G的低延迟和高速度可以支持真实时间监控、检测和控制，为智能制造提供更好的支持。

应用5G技术可以提高制造效率、降低成本、提高产品质量。

2.智慧城市5G可以支持大规模传感器网络的连接和数据传输，支持智慧城市中的交通管理、环境监测、公安监控等应用。

3.医疗保健5G的高速度和低延迟可以支持远程医疗、医疗影像传输等应用。

应用5G技术可以提高医疗服务质量和效率，并改善医疗资源分配不均的问题。

第四章：5G市场趋势1.全球5G市场规模增长随着5G技术的不断发展和应用，全球5G市场规模不断扩大。

根据市场预测，到2027年，全球5G市场规模将达到1.33万亿美元。

2.5G应用市场增长5G的应用市场也在不断增长。

5G应用市场包括智能制造、智慧城市、医疗保健、传媒娱乐、农业等多个领域。

3.5G设备市场增长5G设备市场也在不断增长。

随着5G网络的建设和应用，越来越多的人会购买5G设备，如5G手机、5G路由器等。

第五章：结论5G技术的进展和应用将推动数字经济的发展，改善人们的工作、生活和娱乐方式。

随着5G技术的发展，市场前景广阔，同时也带来了一些新的挑战和机遇。