5G新无线接入技术频带与信道关键参数设计
时间：2021-07-01 04:01:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】5G的频谱分配比以往各代移动通信系统都更为复杂，由此导致的频带定义及基础性的信道关键参数定义比以往的系统也更为复杂，因此针对全球主要国家和地區的5G频谱分配方案，介绍了5G新无线接入技术中3.5 GHz、4.5 GHz等几个关键频段上的频带划分方案和5G信道带宽设计中的关键参数方案，并给出了合理的建议。
【关键词】5G无线接入 频带 信道带宽
【关键词】中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2017）19-0071-05
Design of Key Parameters of Frequency Band and Channel for 5G New Radio Access Technology
YANG Le
[Abstract] The 5G spectrum allocation is more complex than previous generations of mobile communication systems. This leads to that the definition of frequency band and the definition of fundamentally key channel parameters are more complex than previous systems. Therefore， 5G spectrum allocation schemes in main countries and regions all over the world were introduced. The frequency band division scheme for several key bands at 3.5 GHz and 4.5 GHz in new 5G radio access technology and the key parameter scheme in the 5G channel bandwidth design were addressed with the feasible proposal.
[Key words]5G radio access frequency band channel bandwidth
1 引言
国际通信标准化组织3GPP已经明确，第五代无线通信系统将采取在原有4G技术持续演进和引入新的无线接入技术相结合的策略，以实现既可以兼容现有系统平滑过渡，又可以以全新技术满足新应用场景、新需求的目标。在这种背景下，3GPP决定开展新的无线接入技术的研究工作，其中定义合适的频带是该新无线接入研究课题的重要议题之一，也是整个研究的工作基础。
NR（New Radio Access Technology，新无线接入技术）是第五代移动通信技术的核心组成部分。对各个国家分配的5G频段进行划分，定义形成工作频带是新无线接入技术研究的核心问题之一。频带划分将直接影响RF器件设计、基带处理等核心方案，必须在进行空口技术研究之前先行研究。全球各个国家地区的5G频谱分配方案各不相同，3GPP NR基于各个国家地区的频谱分配结果，研究能够有效支撑各国频谱的优化方案。本文将介绍工作频带定义及信道带宽等几个关键参数设计方案，并给出合理的建议。
2 5G中频段的频谱分配
5G分为eMBB、URLLC和mMTC三大应用场景，与前几代无线通信系统不同，其应用与部署场景更加广泛，对无线频段的需求也不尽相同。
总而言之，5G频谱可粗略的分为三大范围：低频段低于3 GHz；中频段为3 GHz到6 GHz；高频段大于6 GHz。
其中，低频段具备良好的无线传播特性，用于广覆盖，但带宽有限；中频段通常部署于城区，以提升网络容量；高频段覆盖范围较小，但带宽富余。不同频段范围具有不同的特性，任何一个频段范围都不能满足5G的全部需求。上述低、中、高三个频段，低频段是前几代无线通信系统中广泛使用的频段，频带划分及设计已经非常成熟，基本继承下来即可；高频段的应用场景较为局限；中频段兼顾覆盖和容量，是广域覆盖的核心频段，也是本文讨论的重点。
一直以来，全球范围的无线资源的频谱分配都是一个非常复杂的问题，本质上都是在技术基础上各国政治和产业政策的博弈。全球不同国家、地区对5G中频段的频谱分配，主要包括3.5 GHz频段和4.5 GHz频段，虽然范围大致相同，但在具体的起止频率方面，仍在存在很多细节性差异，以下进行简单的介绍。
2.1 3.5 GHz频段
全球主要国家和地区为3.5 GHz频段分配的频谱方案如表1所示：
由表1可以看出：在全球范围，整个3.5 GHz频段的频率范围基本为3.3 GHz—4.2 GHz。各个国家相差不大，其中日本为5G分配的频谱资源是最丰富的，达到了800 MHz，美国最少，只有200 MHz。3.3 GHz—3.8 GHz可以覆盖除日本以外其他所有地区。
2.2 4.5 GHz频段
除了3.5 GHz以外，中国和日本还在4.5 GHz附近为5G分配了频段，如表2所示。其中，日本分配连续频谱，中国分配两段不连续频谱。
3 频带设计方案
频带设计需要兼顾主要国家、地区的频谱分配，同时还要考虑实际射频器件、基带处理的技术复杂度，以下结合中频段3.5 GHz、4.5 GHz的频谱分配方案，讨论如何合理设计3GPP NR的频带。
首先分析3.5 GHz频段。由于3.3 GHz—4.2 GHz频谱较宽，将整个频率范围定义为一个频带，将可能会对终端功率放大器和滤波器的设计带来较大困难。一般情况下，功率放大器匹配网络BWR（Bandwidth Ratio，带宽比）的设计可以通过下面的经验公式近似衡量：
