首页 > 科技 > 正文

“浓缩”即精华? 未来毫米波或成5G乃至6G的常用频段

日期:2019-12-07 15:12:11   来源:互联网   编辑:小优   阅读人数:210
5G标准为什么引入毫米波毫米波频段没有很精确的定义,通常把波长在1~10毫米之间的电磁波称为毫米波,它对应于30~300GHz之间的无线电频谱。以FR2 n257频段为例,即28GHz的频率,它的波长

5G标准为什么引入毫米波

毫米波频段没有很精确的定义,通常把波长在1~10毫米之间的电磁波称为毫米波,它对应于30~300GHz之间的无线电频谱。以FR2 n257频段为例,即28GHz的频率,它的波长为10毫米左右。

由于3GPP决定5G NR继续使用OFDM技术,因此相比4G而言,5G并没有颠覆性的技术革新,而毫米波差不多就成了5G最大的“亮点”而5G其它新技术的引入,比如Massive MIMO、新的numerology(子载波间隔等)LDPC/Polar码等,都与毫米波密切相关,都是为了让OFDM技术能更好地扩展到毫米波段。为了适应毫米波的大带宽特征,5G定义了多个子载波间隔,其中较大的子载波间隔(60kHz和120kHz)就是专门为毫米波设计的,Massive MIMO技术也是为毫米波而量身定制的。

毫米波5G标准不断推进

国际电信联盟无线电通信部门ITU-R发布的《5G愿景》ITU-R M.2083建议书定义5G将满足增强的移动宽带eMBB海量的机器间通信mMTC超高可靠和超低时延通信uRLLC三大类主要应用场景。

在性能方面,5G将具备10~20Gbit/s的峰值速率,100Mbit/s~1Gbit/s的用户体验速率,相对4G提升3~5倍的频谱效率、百倍的能效,500km/h的移动性支持,1ms的空口时延,100万/km2的连接数密度以及10Mbit/s/m2的流量密度等关键能力指标。

基于上述愿景及关键性能指标要求,为满足5G不同场景下的应用需求,支持多元化的业务应用,满足差异化用户需求,5G的候选频段需要面向全频段布局,低频段和高频段统筹规划,以满足网络对容量、覆盖、性能等方面的要求。

6GHz以下中低频频谱可兼顾5G的覆盖与容量,面向eMBB、mMTC和uRLLC三大应用场景构建5G基础移动通信网络;6GHz以上高频频谱主要用于实现5G网络的容量增强,面向eMBB场景实现热点极速体验。

2016年初,3GPP与全球主要通信厂商合作,完成了几个主要毫米波通信频段的初步测量,公布了有关毫米波信道模型的技术报告TR38.900,证明了毫米波频段作为5G操作频段在户外通信的可行性,作为全球5G毫米波通信的共同依据。

3GPP NR毫米波频段的射频标准讨论和制定工作由3GPP RAN4牵头开展,3GPP定义的5G第一阶段频谱分配定义了52.6GHz以下的频谱,而100GHz以下的频谱将于2019年12月完成的第二阶段(3GPP R16)中予以分配。

国际电联(ITU)在2019年世界无线电大会研究周期内专门设立了TG 5/1工作组,负责1.13议题的研究工作,即为5G在毫米波频段研究确定可使用的频谱资源。2018年8月,TG 5/1工作组第六次会议在瑞士日内瓦举行,这次会议是TG 5/1工作组在WRC-19召开之前的最后一次工作组会议,会议重点讨论了全球在5G毫米波频段的最新研究进展,完成了5G在不同毫米波候选频段与相关无线电业务的兼容共存研究报告,起草了2019年世界无线电通信大会准备会会议文件(CPM报告)中关于1.13议题的相关内容。

2019年只是5G起始商用时间,随着2020 年之后业务量的不断提升,移动通信的频谱需求量还将继续增加。《2019年全国无线电工作要点》明确,将会在2019年适时发布5G部分毫米波频段频率使用规划,引导5G毫米波产业发展,这将有利于支撑2019年毫米波预商用试验及后续毫米波规模部署。

毫米波的未来

低频的频谱资源终归是有限的,毫米波应用的潜力巨大,未来商可以利用5G低、中、高频段三层组网,1GHz以下频段做覆盖层,Sub-6GHz做容量层,毫米波做热点覆盖的高容量层,建成一张全国性的广覆盖、大容量5G网络。毫米波相比于Sub-6GHz的时延更短,是Sub-6GHz频段的1/4。对5G时延要求更高的应用,如远程医疗手术、工业精密控制等场景,毫米波是一个更好的选项。

与较低频率相比,毫米波频谱具有许多优点,因为它不会发生阻塞,并且具有10Gbit/s甚至更高速率的数据传输能力。由于其传输距离比较短,频率复用在许多应用中是一大优势。组件尺寸较小,尤其是天线,也是一大优势。缺点是,由于较高的传播损耗,其传输距离通常小于较低频率,而且目前其成本较高。由于移动数据流量的增长和small cell回程网络的使用率上升,这一市场的增长预计未来会加速。

为了支持5G网络中的超过千兆比特的数据速率,将毫米波皮频段用于未来的接入网络是可行选择,这是因为毫米波频带具有丰富的可用频率资源。5G网络是一个复杂的网络环境,毫米波是最为闭环中处于圆心周围的最核心体验,它所呈现的是极限的速度。

欧洲、韩国、澳大利亚等地都计划使用6GHz以下频段进行先期5G网络部署,中国也一样,并不像美国等地区对毫米波有那么高的需求。业内人士预计毫米波在国内的发展可能会很晚。图为毫米波的频谱规划情况,兼顾了商与垂直行业的需求。

“浓缩”即精华? 未来毫米波或成5G乃至6G的常用频段(图1)

在基站回传方面,在美国等部分国家,相比租用光纤的高成本,毫米波还是有一定优势的。在国内毫米波很难取代光纤做回传,但在国外,部分商可能就会选择毫米波做基站回传。美国和加拿大商在2018年之后对28GHz和39GHz频段进行了预商用,如图所示。

“浓缩”即精华? 未来毫米波或成5G乃至6G的常用频段(图2)

有观点认为,完美的5G需要毫米波频段在5G接入的普及应用,毫米波将使5G接近其最初的设想,相关技术也在不断演进之中,或许在不久的将来,毫米波将成为5G乃至6G的常用频段。

刁兆坤 刘威 范才坤 杨丽 秦文

本文相关词条概念解析:

频段

频段,是一个有关通讯和声音理学方面的词语。在声乐领域中,频段是指声音频率而言,人耳对声音频率的感觉是从最低的20Hz到最高的20KHz,而人的语音频率范围则集中在80Hz~12kHz之间,不同频段的声音对人的感受是不同的。在通讯领域中,频段指的是电磁波的频率范围,单位为Hz。

  • 网友评论
返回顶部