國內(nèi)5G頻譜指配分析及建議

【摘要】分析WRC對5G新增頻段的指配，給出國內(nèi)5G分別在中低和高頻段的狀態(tài)。區(qū)分這兩種頻段的協(xié)同定位，給出不同頻段間的兼容性研究內(nèi)容，并詳細地對5G頻段的衰減特性進行了評估。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合目前國內(nèi)三大運營商的頻譜現(xiàn)狀，考慮了5G的頻譜重耕，并重點針對2.6 GHz頻段，結(jié)合組網(wǎng)的差異化進行分析。所有結(jié)果均可給今后國內(nèi)5G的試驗推動提供一定的參考建議。

關(guān)鍵詞：5G；WRC；衰減；頻譜重耕

doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.02.000 中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010(2018)02-0000-00

引用格式：肖清華. 國內(nèi)5G頻譜指配分析及建議[J]. 移動通信, 2018,42(2): 00-00.

Analysis and Advices for Domestic 5G Frequency Allocation

XIAO Qinghua

(Huaxin Consulting Co., Ltd., Hangzhou 310014, China)

[Abstract] Analyzing the 5G frequency distribution by WRC conference, this paper prescribed the status for low & medium band and high hand of domestic 5G. Differentiated these two bands’ co-location, we gave the compatibilities research for them, and evaluated their attenuation characteristics in detail. Based on the results, we considered the 5G frequency re-farming combining the frequency allocation status of domestic network operators. Emphatically, we analyzed the 2.6GHz frequency application in practical network construction, which will be valuable for promoting the domestic 5G experiment in the near future.

[Key words] 5G; WRC; attenuation; frequency re-farming

1 引言

5G[1]是面向2020年以后移動通信的需求而發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)將滿足人們超高連接數(shù)密度、超高流量密度以及超高移動性的要求，能夠為用戶提供包括車聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、云桌面、智能家居控制等極致的業(yè)務體驗�？梢灶A測，下一代的信息網(wǎng)絡(luò)將無處不在，無時不在。為此，5G構(gòu)建了eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增強的移動寬帶）、uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communication，高可靠和超低時延的通信）和mMTC（Massive Machine Type of Communication，大規(guī)模機器通信）等三大類應用場景[2]。為滿足上述愿景，5G需要統(tǒng)籌考慮涵蓋低、中、高頻段在內(nèi)的全頻段。低、中頻段一般指6 GHz以下的頻段，以高低頻互補的方式來解決網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋的問題；而高頻段則指6 GHz，甚至24 GHz以上的頻段，因其覆蓋能力有限，但具備大帶寬，可滿足熱點區(qū)域極高的用戶速率和系統(tǒng)容量需求[3]。為此，本文結(jié)合目前國內(nèi)外對5G頻譜分配研究的現(xiàn)狀，以及國內(nèi)三大運營商現(xiàn)有的頻譜使用情況，根據(jù)5G組網(wǎng)架構(gòu)的需求，提出國內(nèi)在5G頻譜指配上的一些建議。

2 5G頻段劃分

作為ITU-R（International Telecommunication Union-Radio communication sector，國際電信聯(lián)盟無線電通信組）的最高級別會議，世界無線電大會（WRC，World Radio-communication Conference）一般3~4年召開一次，主要研究確定多種無線電地面業(yè)務和空間業(yè)務的新頻率劃分和修訂國際《無線電規(guī)則》的相關(guān)條款。而2015年的WRC15中產(chǎn)生的AI1.1議題為IMT新增了以下8個6 GHz以下的頻段：470 MHz—698 MHz、1 427 MHz—1 452 MHz、1 452 MHz—1 492 MHz、1 492 MHz—1 518 MHz、3 300 MHz—3 400 MHz、3 400 MHz—3 600 MHz、3 600 MHz—3 700 MHz、4 800 MHz—4 990 MHz，并專門設(shè)立了WRC19的AI1.13議題，為未來IMT2020（即5G）尋求新的頻譜資源[4,5]。針對此次新增的八個頻段，國內(nèi)外的應用情況分別如下：

表1 WRC15新增頻段分析

本文分析的目標是國內(nèi)頻段應用，工信部早在2016年8月發(fā)布的《國家無線電管理規(guī)劃（2016~2020）》中就明確指出2020年前為5G儲備不低于500 MHz的頻譜，并對6 GHz以下的3 300 MHz—3 400 MHz、3 400 MHz—3 600 MHz、4 400 MHz—4 500 MHz以及4 800 MHz—4 990 MHz等頻段進行統(tǒng)籌考慮。最終在2017年11月發(fā)文明確了使用3 300 MHz—3 400 MHz和4 800 MHz—4 990 MHz作為5G中低頻段的頻譜，而對于4 400 MHz—4 500 MHz則只是于2017年9月在《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定（修訂征求意見稿）》中公布了其用于5G建設(shè)的意見。國內(nèi)5G中低頻段的情況如表2所示：

表2 國內(nèi)5G中低頻段（24 GHz）公開征求意見，一直至今。國內(nèi)5G高頻段的情況如表3所示：

表3 國內(nèi)5G高頻段（>24 GHz）

3 5G頻段劃分要考慮的問題

由于5G頻譜橫跨高中低頻段，結(jié)合國內(nèi)其eMBB、mMTC和uRLLC三大應場景，需要著重考慮三個問題：高中低頻率協(xié)同定位、系統(tǒng)兼容性研究以及衰減特性綜合評估。

3.1 協(xié)同定位

鑒于我國5G試驗網(wǎng)的現(xiàn)狀，采取中低頻首發(fā)5G幾乎已成定局，即面向eMBB、mMTC和uRLLC分別構(gòu)建相應的基礎(chǔ)移動通信網(wǎng)絡(luò)。而高頻則主要面向容量增強，面向eMBB實現(xiàn)熱點的極速客戶體驗。高中低頻的協(xié)同定位情況如表4所示：

表4 高中低頻的協(xié)同定位

3.2 兼容性研究

主要分析已經(jīng)明確的中低頻段（不包括4 400 MHz—4 500 MHz），5G頻譜兼容性研究如表5所示：

表5 5G頻譜兼容性研究

3.3 衰減特性評估

5G組網(wǎng)需要考慮高中低頻段的差異化使用，以及5G與4G的混合組網(wǎng)方案。這其中，甚至要考慮1.8 GHz等頻段的頻譜重耕（見下文分析）。因此，對5G不同頻段的衰減特性進行評估分析就顯得很重要了。

如上文分析，針對已經(jīng)明確的3.5 GHz和5 GHz頻段，以及超過24 GHz的毫米波，限于篇幅，以室外市區(qū)為例，可適用的傳播模型分別如下。

（1）3.5 GHz室外模型已經(jīng)超出Cost231的適用范圍，可以采取SUI模型[6]：

LOS=41+23.3lg(d) (1)

NLOS=12.7+37.9lg(d) (2)

其中，d為終端離天線的距離。

（2）5 GHz室外模型為[7]：

LOS=53.6+20.4lg(d) (3)

NLOS=30.9+32.7lg(d) (4)

據(jù)此，得到5G中低頻段(