5G频率需求及申请策略研究

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重要报告


5G频谱需求分析


1.1 低频频谱需求


鉴于低频段(即6GHz以下频段)的特性,该频段主要主要用于形成连续广域覆盖以满足宏覆盖需求,同时还将支持mMTC以及uRLLC场景应用。在ITU的5G愿景中,5G网络将支持100 Mbit/s~1 Gbit/s的用户体验速率,数10Gbit/s的峰值速率,这是目前IMT网络所无法达到的。根据频谱需求预测分析,5G低频频谱需求约为802-1019MHz。


1.2 高频频谱需求


鉴于高频段(6GHz以上频段)的特性以及频段使用情况,该频段主要用于满足用户高密度分布的热点区域的大容量高速率用户体验。本文根据ITU-R M-2083建议书提出的峰值速率、用户体验速率、面积业务容量和频谱效率等关键能力,提出频谱需求预测方法。


5G高频频谱需求首先根据ITU相关建议书及报告确定eMBB业务下的主要场景,参考IMT2020系统性能,提出典型场景下的业务能力需求。在此基础上,对于IMT网络通过确定典型场景下的站型配置、可能部署的无线通信制式、不同场景下的最低频谱需求以及不同制式最小部署带宽要求等,得到各场景下的频谱需求量。根据以上方法,本文作者代表中国移动提出了高频频谱需求测算结果,并经国内讨论后,在ITU-R WG5D会议上代表我国提出的频谱需求预测结果如表1所示。


表1  5G高频段频谱需求预测结果



从表1中可以看出,5G高频带宽主要集中于24.25-86GHz,主要覆盖方式包括微站和室内覆盖。由于6G以上高频覆盖能力较弱,我国认为该频率难以用于宏站覆盖。


我国未来高低频申请策略分析


根据频谱需求预测结果,我国IMT产业存在大量频率缺口。低频频率缺口可以通过我国IMT已规划但未分配的频率以及ITU层面已完成标识但尚未规划的频率和WRC15新增频率来满足。高频频率缺口则需要在WRC-19 1.13议题中进行研究。


低频已规划但未分配的频段主要2.1GHz剩余2×15MHz,2.6GHz下端剩余55MHz,上端剩余35MHz以及2.3GHz上端剩余30MHz。已完成IMT标识但尚未规划频段包括450-470MHz、3400-3600MHz、698-806MHz。WRC-15新增的频段包括470-698MHz、1427-1518MHz、3300-3400MHz、3600-3700MHz、4800-4990MHz频段。


对于5G低频候选频段,已规划但未分配的频段大多涉及与卫星移动业务、北斗、雷达以及射电天文等系统干扰保护问题,短期看实际使用有较大难度。3400-3600MHz频段是全球统一划分频谱、产业规模和漫游支持性较好,应作为重点频段,该频段目前已被用作IMT试验。3300-3400MHz频段可与3400-3600MHz频段组成连续的300MHz频段,满足高速率要求,目前已有多个国家在无线电规则中表明准备在此部署IMT系统。除此之外,4800-4990MHz频段由于频段占用度非常低,频率可用性较好,也是我国推动的主要频段。


根据WRC-15238号[COM6/20]决议,WRC19 1.13议题研究为国际移动通信确定频段主要集中在24.25-86GHz频段。


对于5G高频候选频段,频段越高,空白频段越多,大带宽可以提供的容量越大,但路径损耗、穿透损耗以及器件实现难度也随之增大,综合考虑路径损耗和产业链发展情况,建议未来在低于40GHz频段进行频率申请,如24.25-27.5GHz等频段。


总结


本文对5G频率申请及划分策略进行研究,论文根据相关能力要求对5G频谱需求进行了预测,该预测结果已被提交ITU-R WP5D会议并被采纳。此外,为满足频率缺口,5G高低频均存在相应候选频段,本文通过对候选频段存在的共存干扰情况进行研究,并在此基础上对适合5G应用的高低频候选频段进行了分析。


本文作者张炎炎等,选自中国移动设计院技术通讯


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