5G频谱的划分与应用

概述

5G移动通信系统对比4G移动通信系统，在业务层面存在革命性的变化。

5G业务更加丰富，其内容包括

**eMBB(增强型移动宽带)**【大带宽】
**URLLC(超可靠低时延通信)**【极低时延】-远程手术
**mMTC(海量机器类通信)**【车联网】-大连接数

这三类业务分别要求：

用户体验速率大于1Gbps
时延小于1毫秒
每平方公里有100万个连接

这一切的实现有赖于丰富的频谱资源，所以在

频谱资源的分配上5G比4G多了很多，也更加复杂：

5G特点与5G频谱特点概述：

5G特点与5G频谱特点概述

5G：

高带宽
低延时
大容量

5G频谱：

频段高
分布广
分配复杂

频率的基本概念：

一定条件下，无线电波的波速等于光速。光速依赖于无线电波的传输介质。通常情况下，在真空和空气中，光速等于3×10^8^米/秒;在光纤中，光速要慢一些，近似为2×10^8^米/秒。

在无线电波速度不变的情况下，波长与频率成反比，即频率增大，波长变短，频率减小，波长增加。在4G和5G移动通信系统应用中，移动通信信号的波长一般在分米量级。

例如:

900MHz信号的波长为0.333米
1.8GHz信号波长为0.167米
2.6GHz信号的波长为0.115米

在5G移动通信系统中引入了毫米波的概念，毫米波是指波长在毫米量级。

无线电信号频谱划分

为了全面且准确的认识电磁波，人们将电磁波按照它们的波长或频率、波数、能量的大小顺序进行排列，形成电磁波谱。依照波长的长短、频率以及波源的不同，

电磁波谱可大致分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽马射线。

4G与5G移动通信系统使用的频率都包含在无线电波范畴之内，波长在1千米到1毫米之间。波长和频率是无线电波的基本概念。

无线电信号频谱划分

5G网络工作的频带和带宽配置

5G频谱的划分：

FR的含义是Frequency Range，即频率范围。基于3GPP R16版本规范，FR1和FR2表示的频率范围如下表所示，其中FR2称之为毫米波通信。FR命名及对应的频率范围如下表2-2所示:

FR1与FR2对应的频段

FR1

FR2

知识点：

同样传播距离下，频率越高，损耗越大。

UL上行；DL下行

上行小功率，下行大功率（减少上下行差异）

FR1与FR2信道带宽

FR1与FR2的信道带宽包含很多概念，分别是:

Maximum transmission bandwidth configuration，最大传输带宽配置，其是指:当SCS确定时，信道带宽可以配置的最大RB(resource block，资源块）的数量
Minimum guardbandand transmission bandwidth configuration，针对不同的最大传输带宽设置的最小保护带宽

5G信道带宽、传输带宽和保护带宽的关系如下图2-3所示:

FR1与FR2信道带宽—最大传输带宽

FR1的最大传输带宽配置与SCS有关，在不同的信道带宽下，其可配置的最大RB数如下表所示。其中，SCS表示sub-carrierspace，子载波间隔;NRe表示RB的数量。FR1的最大传输带宽配置如下表2-5所示:

FR2的最大传输带宽配置与SCS有关，在不同的信道带宽下，其可配置的最大RB数如下表所示。其中，SCS表示sub-carrierspace，子载波间隔;NRe表示RB的数量。FR2的最大传输带宽配置如下表2-6所示:

注意它们最大传输带宽配置不同；子载波间隔不同。

FR1与FR2信道带宽—最小保护带宽

FR1的最小保护带宽配置与SCS有关，在不同的信道带宽下，其可配置的最小保护带宽如下表所示，单位: kHz。Ng此时表示RB的最大数量，可参考上文FR1最大传输带宽配置。FR1针对不同的最大传输带宽设置的最小保护带宽如下表2-7所示:

FR2的最小保护带宽配置与SCS有关，在不同的信道带宽下，其可配置的最小保护带宽如下表所示，单位:kHz。其中，SCS表示sub-carrier space，子载波间隔;NRB表示RB的最大数量，可参考上文FR1最大传输带宽配置。FR2针对不同的最大传输带宽设置的最小保护带宽如下表2-8所示:这里需要特别说明一下，当SSB的SCS为240 KHz时，此时的最小保护带宽计算需要考虑SSB的SCs。

最小保护带宽计算公式

FR1与FR2工作频带与信道带宽对应关系

5G网络工作频带(国外)

目前，全球优先部署的5G频段为N77、N78、N79、N257、N258和N260，范围是3.3GHz-4.2GHz、4.4GHz-5.0GHz和毫米波频段26GHz/28GHz/39GHz。

n78是全球主用频段，目前很多国家的5G试点均采用n78的3.5GHz频段。

欧洲、北美、日本、韩国和中国的频率使用情况：

补充：

联通\电信n1;n78

移动n78;n79

5G使用的频谱简述如下:

600MHz频段(470MHz~694/698MHz)，确定在美洲和亚太一些国家使用
700MHz频段(694MHz~790MHz)，全球性使用的5G频段。
1427MHz~1518MHz频段:为所有国家和地区确定的新的全球波段。
3300MHz~3400MHz频段:为许多国家和地区确定的全球波段，欧洲和北美除外。
3400MHz~3600MHz频段:为所有国家和地区确定的全球波段，欧洲、韩国已经在使用，在中国，也分配给了中国电信和中国联通。
3600MHz~3700MHz频段:为许多国家和地区确定的全球波段，但非洲和亚太一些国家除外。
2496MHz~2690MHz频段:为许多国家和地区确定的全球波段，但许多国家已将这频段给LTE使用，在中国这一频段分配了160MHz给中国移动。
4800MHz~4990MHz频段:为亚太地区少数几个国家确定的新频段，在中国分配了100MHz给中国移动。
FR2范围主要是高频，也就是我们通常说的毫米波，穿透能力较弱，但带宽十分充足，且没有什么干扰源，频谱干净，未来的应用也十分广泛。

北美5G频谱

2016年7月14日，FCC投票决定通过分配24GHz以上5G频谱，成为世界上第一个为5G网络分配可用频谱的国家。北美5G频谱分配情况如下表2-13所示:

欧洲5G频谱

欧盟委员会无线频谱政策组(RSPG)于2016年6月制定5G频谱战略草案，并在欧盟范围内公开征求意见。2016年11月9日，RSPG发布欧盟5G频谱战略。欧洲5G频谱分配情况如下表2-14所示:

注：后两个是GHz

亚洲5G频谱

2010年，APT(亚太电信组织)同意将700M用于发展移动通信，通常称为APT700。这段频谱对应FDD Band2(703MHz-748MHz/758MHz-803MHz）和TDD Band44(698MHz-806MHz)，被称为“数字红利”频段
2016年，APT同意了对698MHz-806MHz频段进行整理的建议，也许会用于未来的5G网络。
2018年，APT将470MHz-698MHz1427MHz-1518MHz,3300MHz-3400MHz，4800MHz-4990MHz和大于24GHz频段列入WRC-15的列表中(4800MHz-4990MHz频段会更新)。
另外，中、韩、日作为5G的先行者，已在3GHz和5GHz频段上展开5G建设。韩国和日本还在25.6GHz-29.5GHz频段上展开5G试验。

中东和非洲地区5G频谱

沙特阿拉伯最近完成了适用于5G服务的频谱拍卖
中东地区至少8个国家和地区开展5G试验工作
坦桑尼亚已经将700MHz频谱划拨用于ICT服务
南非则计划进行800MHz频谱拍卖用于IMT服务

5G网络工作频带(国内)

国内三大运营商5G频谱划分

值得一提的是:中国广播电视网络有限公司(简称中国广电，或者国网）获得了700MHz的5G牌照:698MHz-790MHz。

综述:

中国联通和中国电信获得3.5GHz的国际主流频段;中国移动获得2.6+4.9GHz组合频谱。

具体频谱分配如下:

中国电信: 3400MHz-3500MHz的100MHz
中国联通:3500MHz-3600MHz的100MHz
中国移动: 2515MHz-2675MHz的160MHz和480OMHz-4900MHz的100MHz

具体频谱分配说明:

2515MHz-2575MHz; 2635-2675MHz和4800MHz-4900MHz为新增频段
2575-2635MHz频段为重耕中国移动现有的TD-LTE(4G)频段。(原中国移动LTE D频段频谱)
毫米波段:24GHz-53GHz，这个国内还没有开始测试。

原视频PPT

中国电信联通共建共享；中国移动中国广电共建共享

中国移动的5G频段(N41)与卫星导航系统的隔离度问题可能会导致中国移动的5G频段调整。中国北斗1号试验卫星导航系统是全天侯、全天时提供卫星导航信息的区域系统。该系统在国际电联登记的频段为卫星无线电定位业务(RDSS）)频段，上行为L频段（频率1610~1625.6MHz)，下行为S频段（频率2483.5~2500MHz)。移动2.6GHz和北斗S频段之间隔离度尚未不明确。隔离度问题提对系统间干扰影响巨大，如下图2-5所示:

中国移动频谱划分及应用

中国移动频谱划分及应用——900MHz使用方案

高铁专网使用方案：

中国移动频谱划分及应用——1800MHz使用方案

1800MHz重耕策略（1800MHz重耕时，需要重点考虑与地铁集群系统的干扰问题)

全网以20MHz FDD1800为目标开展180OMHz重耕，支撑D频段退频后的4G容量需求;
剩余5MHz (1825MHz-1830MHz)可选用途包括:
- DCS1800按需部署逐步取代连续部署，降低DCS1800网络频率复用度。DCS1800补忙（盲)，非连续覆盖条件下可配置至S4/4/4站型，可解决大部分场景GSM容量需求;也可用于室内GSM覆盖需求，随FDD1800室分建设一并部署。
- 高铁FDD隔离带:高铁FDD1800专网与公网FDD1800隔离带内的FDD1800可错频部署在1820-1830M防止高铁用户重选到公网。(FDD-LTE高铁专网配置10MHz，隔离区配置10MHz)

A频段重耕策略:基于D频段重耕后的4G容量需求，结合A频段终端支持率，在密集城区、高校、高铁等场景推进A频段重耕，缓解4G网络压力。当前A频段是指(2010MHz-2025MHz，合计15MHz带宽)