《5G NR物理层技术详解：原理、模型和组件 》 —3.3.4　时延域测量

3.3.4　时延域测量

如3.2.1节所述，时延域对于表征信道的频率选择性非常重要。此外，它对于针对优化传输波形的时延扩展至关重要（见第6章）。由于3GPP已选择OFDM用于NR，因此循环前缀长度的优化与信道的时延扩展直接相关。本节介绍测量的宽频范围和重要传播场景下的时延域特性。3.3.4.4节描述一般频率趋势并与3GPP信道模型进行比较。

3.3.4.1　室内办公室

如图3-21所示，在室内办公场景中进行了多频测量活动。接收机放置在固定位置，发射机位于15个不同位置，主要位于NLoS区域。该测量活动满足了不同频率的测量可比性的所有要求（见3.3.2.3节）。在2.4 GHz、5.8 GHz、14.8 GHz和58.7 GHz处测量信道。在图3-22中，同时给出两个Tx示例位置的相应功率时延分布与平均RMS时延扩展DS（随频率变化）。无论在功率时延分布还是在平均时延扩展值中都没有观察到明显的频率趋势。事实上，当与3GPP的模型拟合得很好时这种独立性在95％置信区间内：

      DS = 10 (1 + f)   （3-29）

其中和是模型参数，f是以GHz为单位的载波频率。拟合图3-22所示的曲线的值是

 = –0.01 ± 0.05和 = –7.58。

图3-21　室内信道冲激响应测量场景

图3-22　Tx在位置4和15的功率时延分布（上图）；平均时延扩展随频率的变化及与3GPP模型的拟合（下图）

3.3.4.2　室外到室内

3.3.3.2节所描述的室外到室内测量经过进一步分析以确定时延扩展以及相应的频率依赖性。这里需要着重强调，许多位置的冲激响应的动态范围是受限的，可以低至10 dB以下。这意味着绝对时延扩展有时可能会被低估。但是，因为每个位置所有频率采用同样的动态范围，所以没有引入任何频率依赖性的偏差。如图3-23所示趋势似乎是时延扩展随频率升高而增大。较长的时延可能是由内院的多次反射引起的。强镜面反射是由窗户或覆盖外墙的金属瓦片产生的。但是，在较低频率处这些瓦片或窗户小于一个菲涅耳区，导致这些反射属于非镜面反射，因此在较低频率下会衰减。需要注意的是，这种观察到的频率趋势不是通用的规律，而是某些场景的特定几何状况，正如本节最后所述。

图3-23　不同的频率下室外到室内RMS时延扩展的CDF（上图）；平均时延扩展随频率的变化及与3GPP模型的拟合（下图）

3.3.4.3　室外街道峡谷场景

3.3.3.3节描述的室外街道测量经过分析以确定相应的时延扩展特性，聚焦在NLoS区域。在这个区域的趋势是时延扩展似乎与频率无关，如图3-24所示。拟合的模型确实表明没有明显的频率依赖性。

图3-24　室外街道峡谷不同频率的RMS时延扩展与距离（上图）；平均时延扩展随频率的变化及与3GPP模型的拟合（下图）

3.3.4.4　时延域中的频率趋势

到目前为止所有的时延域的试验结果表明，除室外到室内场景外，没有看到明确的频率趋势。之前的结果（如3GPP[2]）表明当频率升高时，时延扩展通常会减小。但是，在开发3GPP模型时，不同频段之间可比性的要求（见3.3.2.3节）并没有完全满足，因此相应的结果可能会受到质疑。欧盟的资助项目mmMAGIC[25-26]进行了大量的信道测量，并仔细满足了不同频段之间可比性的所有要求。通过统计结合六个组织开展的15次独立测量活动的测量数据，确定了五种场景相应的模型参数。在图3-25中显示了3GPP类型的模型（公式（3-29））与mmMAGIC测量数据的拟合以及3GPP模型相应的数值。两种模型拟合之间存在明显差异，其中3GPP模型参数显示出时延扩展随频率升高而显著减少，而在mmMAGIC的数据中不存在这种趋势。在mmMAGIC数据的95％置信区间，只有街道峡谷中LoS场景下以及室内办公室LoS下才显示出轻微下降的趋势。