加速创新,非授权频谱可能对5G至关重要

2019年09月10日 作者:Teardown

毫米波技术大有希望,但是要实现其应用潜力,还有更多的工作必须完成。

当国际电信联盟(ITU)提出第五代通信技术(5G)的主要目标时,3GPP面临着如何在有限的频谱约束下提高当前无线网络的通信能力的艰巨任务。在通信系统中,频谱等同于带宽,业界需要更多频谱来提高数据速率,并满足4G无法应对的应用场景的需求。但是不幸的是,6GHz以下的大部分频谱已经被瓜分地差不多,现在已经没有多少未曾占用的频谱了。因此,3GPP在制定5G标准的早期引入了毫米波频段。

5G和毫米波的关系

从一开始,5G就跟毫米波技术密切联系在了一起。与当前网络速度相比,毫米波频率实现了10倍甚至更高量级的速度提升。虽然说新生的技术总会遇上点问题,但是毫米波技术在移动通信应用中可谓举步维艰,困难重重。很多人甚至怀疑这些困难到底能不能经济有效地解决。因此,早期的5G毫米波部署只针对室内热点和固定无线接入(FWA)这两种特定应用场景,换句话说,在LTE移动通信环境下毫米波仍然力不从心。

毫米波技术前景是光明的,道路是曲折的。为了实现其应用潜力,还有大量的工作要做。与此同时,3GPP还在继续研究其它频率选项,以找出更多可供5G使用的频谱。除了毫米波之外,3GPP目前正在NR-U研究项目上研究非授权频谱。在LTE或4G中,3GPP使用一些非授权的频带定义了WiFi和LTE的共存链路,其中,LTE用户可以使用免许可的2.4GHz或5GHz频带补充提升数据吞吐能力,这种方式被称为LAA或许可协助访问,它证明了LTE和WiFi可以共存在同一个频段中,但是目前尚不清楚有多少用户在使用这项技术。 3GPP的5G NR-U提议在4G时代LAA的工作上更进一步,而且现在确实有进一步推进NR-U工作的动机。

和3GPP的工作不谋而合是,美国联邦通信委员会(FCC)最近发布了一项调查通知,调查覆盖范围在5.925–7.125 GHz之间的6 GHz频段用于非授权5G应用的可能性。现在,这部分频谱被有线电视运营商用来分发服务,此外,还用于雷达通信以及用做专用的微波通信链路。将这部分频谱指定为非授权频段,5G运营商和其它运营商都可以利用它来部署新网络或者增强已部署网络。2.4GHz、5GHz和现在的6GHz可以共计为5G使用贡献超过1GHz的频谱。

但是,将非授权频段用于5G必须遵守一些规定。任何使用非授权频谱的5G设备必须满足以下要求:

1、符合较低功率发射要求,以限制信号传播和带内干扰,限制其覆盖范围以和现有用户共享频谱,同时增加5G终端的技术复杂性,以便所有设备可以在该频谱内共存。

2、使用动态频率选择(DFS)和发射功率控制(TPC)技术来促进设备间的共存,就像今天的WiFi设备一样。

3、采用LTE或4G共存技术,比如对话前监听(Listen Before Talk)技术,以和WiFi设备并行工作。

在非授权频谱使用强度较低的地方,可以战略性地实施5G NR-U,创建专用的5G NR网络,以满足3GPP制定的关键性能指标-更快的数据速率、更高的可靠性和低延迟,从而进一步扩展5G生态系统。当然,在一些地方,必须明确它只用在特定应用场景中。

乍一看,NR-U好像增加了技术和部署上的复杂性,3GPP成员必须权衡这种方法的好处、成本和潜在的缺点。 但是另一方面,它可以提供大量的频谱。记住,频谱是实现5G巨大潜力的关键。如果3GPP可以成功地推进NR-U,那么,一旦毫米波技术成熟,就会有大量非授权毫米波频谱可以用来增加5G通信的频谱。说起来,NR-U只是3GPP Release 16及更高版本的几个研究项目之一,但它可能对5G计划至关重要,可能比我们最初预想的要重要得多。

显然,具有新频段、更高带宽和新型新波束成形技术的5G NR对设计和测试提出了重要挑战,需要有强大的工具来加速创新。

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