5G頻譜稀缺亟待解決6GHz以上將成重點候選頻段

本刊記者 | 刁興玲

5G頻譜稀缺亟待解決6GHz以上將成重點候選頻段

本刊記者 | 刁興玲

移動數據的全球需求量正呈指數式飛速增長。思科統計數據顯示，2014～2019年全球移動數據流量將增長10倍。隨著數據流量的激增，網絡將面臨容量危機，而頻譜是確保持續提供優質移動通信服務的一大關鍵要素。

5G頻譜規劃如火如荼

目前5G正成為整個通信產業的研發重點，頻譜作為移動通信的基礎資源，其規劃將在很大程度上決定5G發展的方向和節奏。我國5G的頻譜需求、資源構成方式、高低頻段可選資源和規劃戰略等方面都值得深入探討。在此前召開的ITU2015會議上，頻譜劃分也成為會議熱點。

各國的頻譜新規劃都已提上日程。例如：韓國于2013年12月，向ITU-R提交了可用于未來IMT系統的6GHz以上候選頻段；美國FCC于2014年10月發布了關于24GHz以上頻段用于先進移動業務的調查通知公告；英國OFCOM于2015年1月公開發布了題為《未來移動通信的6GHz以上頻譜資源》的征求意見稿；由此可見，5G頻譜規劃正如火如荼展開。

我國的5G頻譜規劃工作也在積極推進。按照我國IMT-2020推進組的預測，我國2010～2020年數據流量將增加600倍以上，發達城市和熱點地區數據流量增速更快，預計達到1000倍左右。按此預測，到2020年我國目前還存在800MHz～1100MHz的頻譜資源缺口。早在2014年，我國5G推進頻率組就6～100GHz候選頻段提出了初步考慮，在WRC-15大會上，我國代表團已提出了3個IMT候選頻段（3300～3400MHz、4400～4500MHz和4800～4990MHz），未來頻率規劃還需做好兼容性研究，積極推動成熟頻段在3GPP中標準化。

多個5G候選頻段備用

按照ITU的頻譜規劃，3.5GHz、700MHz都已經明確規劃為IMT使用。而我國3.5GHz、700MHz這兩個頻段還被衛星、廣電等業務占用，通信業界進行相關試驗協調和推動難度很大。相關頻譜主管機構對于ITU已經明確規劃給IMT的頻譜需堅定不移地執行，并積極與國內廣電、衛星、氣象等相關行業部門開展技術協調。

圖 中國IMT頻譜規劃與分配現狀

頻譜資源是無線通信的生命線。5G需要更高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更密集的部署加以支撐。我國已經規劃了共計687MHz頻段用于IMT系統，承載國內2G/3G/4G網絡，隨著5G納入IMT家族，這些頻段也將成為5G頻率。

同時，隨著技術的發展，我國也會對2G/3G/4G的頻率進行重耕，目前三大運營商還在進行技術實驗。

今年WRC-15更多聚焦于6GHz以下無線電頻率的研究，6GHz以下頻段使用已經十分擁擠，在6GHz以下為5G尋找新的頻譜資源非常艱難，6GHz以上潛在候選頻段將成為5G重要的選擇頻段。各區域組織與主要國家一致支持在WRC-19設立新議題——在6GHz以上頻段為IMT尋找新頻率資源。

提高頻譜效率成解決頻譜稀缺重要手段

頻譜資源日益稀缺，提高頻譜效率也成為解決頻譜稀缺的重要手段。提高頻譜效率解決方案主要有動態頻譜接入、全雙工通信、D2D通信、新空口設計等方式。

其中，動態頻譜接入包括多制式接入、載波聚合以及LTE-U/LAA等方案。多制式接入可實現數據面與控制面分離、用戶和核心網透明的多網統一接入、靈活接入任意網絡，以此提高資源利用率；載波聚合通過將多載波聚合起來，通過統一的基帶處理實現離散頻帶的同時傳輸，可以維持系統后向兼容性、增加用戶數據速率峰值、提升網絡的整體能力、提升碎片頻譜的使用效率；LTE-U/LAA將LTE擴展至非授權頻段，非授權頻段選擇主要針對5～6GHz免許可頻段，非授權頻段作為授權頻段的補充,可以節省運營商頻譜費用支出。

全雙工通信可最大限度地提升網絡和設備收發設計的自由度，可消除LTE FDD和TD-LTE差異性，適合頻譜緊缺和碎片化的多種通信場景。從2013開始,全雙工通信已經相繼被歐盟METIS、中國IMT-2020列為5G關鍵技術之一。

D2D通信即臨近用戶間使用授權頻譜直連通信，可以提高傳輸速率、增加系統容量、減輕網絡阻塞、降低終端發射功率，也是提高頻譜效率的重要手段之一。

頻譜精細化管理迫在眉睫

為提高頻譜使用效率，頻譜精細化管理迫在眉睫。以前頻率的使用基本都是靜態的，分給一個行業由其專門使用，其他的行業部門分配其他頻率。然而，隨著各種無線電新技術和新業務的發展，現在頻率日趨緊張、需求不斷加大，這種單一的行政分配模式已經不適合新技術需求，為解決頻譜資源需求矛盾，必須利用“市場+行政”手段進行頻譜分配方式的探索，進行頻率動態化、精細化管理。

“借鑒國際經驗，工信部無線電管理局正在進行移動通信等領域頻譜資源的市場化配置研究，推動頻譜資源市場化配置和電信市場改革同步進行，制定符合我國國情和市場環境、體現不同類別無線電應用特點的頻譜資源市場化配置策略和方案?！痹?1月6日召開的“2015未來5G信息通信技術國際研討會”上，工信部無線電管理局頻率規劃處處長李恒帥表示。

李恒帥透露，5G時代我國將建立動態頻譜共享機制。動態頻譜共享是指機會式地利用授權用戶系統的頻譜，實現不可再生頻譜資源的再利用，克服傳統的“條塊分割”式靜態頻譜使用政策下頻譜資源利用的不均衡性，提高頻譜資源利用率。國際上，許多國家已經逐漸探索這種動態的頻譜分配模式，李恒帥認為：“我國可以在充分考慮國內頻譜使用情況下，借鑒相關管理經驗，在某些頻段開展試點?！?/p>

另外，我國也在考慮逐步引入頻率審計。新版《中華人民共和國無線電管理條例（修訂草案）》已明確規定：國家無線電管理機構可以在對無線電頻率資源使用情況進行評估的基礎上，調整無線電頻率分配方案。我國將建立定期評估機制，及時收回技術比較落后和利用率不高的頻率。與傳統的頻率管理體系相比，頻率資源管理加入審計環節，可以支撐無線電頻率劃分、規劃、分配等事前管理，使得頻譜管理更加高效、科學、合理。