5G系统中低频段无线频谱资源分配优化方法

2020年第10期
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5G 系统中低频段无线频谱资源分配优化方法
李晓冉
中国联合网络通信有限公司济南市分公司，山东 济南 250001
摘要：近年来，国家高度重视5G 网络的研发工作和应用研究，大大推动了5G 网络技术的发展和进步，使5G 网络技术日渐成熟。

但是就目前5G 网络技术应用的现状来看，对5G 网络技术的使用还是存在很多问题，应用推广还是受到了一定限制，在某些技术方面还需要不断改善，才能达到5G 网络传输的相关要求。

所以，加强5G 网络建设成了当前最热门的课题。

关键词：5G 网络；低频段；无线频谱资源分配；优化方法中图分类号：TN929.5
0 引言
随着科技的不断发展，5G 的出现给用户带来了更好的访问体验。

越来越丰富的事物和数据与网络相互关联，更多授权型无线频谱及共享型无线频谱资源接入需求剧增。

5G 网络作为万物互联最关键的部分，具备优良的传输特质，其能否平稳发展关键在于无线频谱资源能否得到合理的分配与利用。

如果将5G 网络安置于低频段的新空口，可以使用户获得大覆盖、高移动性场景的极致体验
［1］。

当前，中低频段主要
是指6 GHz 以下频段。

与毫米波频段相比，中低频段能够提供百兆赫兹量级的连续带宽以及良好的网络覆盖，兼顾网络容量和覆盖范围的性能要求，并且还能大幅节约建网成本，是5G 频谱的重要组成部分，其已经成为业内研究的核心频段。

因此，5G 网络低频段无线频谱资源分配的研究具有重要意义。

1 5G 网络的特点
现代通信网络的发展面临着一个很重要的问题，就是如何平衡用户、市场、业务和技术发展水平四个方面的需求。

在差异化的大背景下，很多用户都想花最少的钱体验高速上网和连接大量终端的服务。

但是用户的这一需求，4G 技术是难以实现的。

为了进一步满足用户的需求，我国对通信技术进行了改革，由此诞生5G 网络，从而解决了当前存在的大量数据难以即时传输的重大难题。

5G 网络有以下几个特征。

第一，大大提升了信息的传输效率。

在4G 网络时代，信息的传输相对较慢，LTE 等值的速率大概为100 Mb/s，但是在5G 网络技
术下，信息传输的速率获得极大程度的提升，达到了10 Gb/s 左右。

第二，延时较低。

5G 通信网络端到终端的信息传输时限可以降低到4G 网络的20%，实现了毫秒级的水准，业务延时基本上都能控制在5 ms 以内，能够保证信息在450 km/h 的速率下进行传输。

5G 网络大大缩短了延迟时间，提高了人们使用网络过程中的舒适度，实现了即时通信和传输的目的。

第三，提升了系统的频谱效率。

5G 网络技术的先进之处就是提升了系统的频谱效率，可以利用更多的频谱资源来满足用户不断增长的需求。

第四，实现多终端连接，进一步降低功耗。

5G 网络连接数据的密度能够为移动设备的使用提供更广阔的范围，联网移动设备数量较4G 网络提升了将近100倍，在降低功耗的同时提升了服务水平，让用户更加满意。

2 5G 网络中低频段无线频谱资源的分配
方式
为了解决移动宽带接入网络短期需求不足的问题，各大运营商对5G 网络中低频段无线频谱资源的分配势在必行。

5G 移动通信可支持大范围的应用场景，因为可以使用不同频段的频谱资源。

而不同的频段频谱资源对性能和底层频谱需求存在较大的差异。

根据具体的应用和业务类型，各大运营商选择相对应的物理工作频段。

比如，低频空口利用具有良好的信道传播特性的6 GHz 以下的中低频段，从而满足某些应用对于长距离传输、高稳定性能的需求［2］。

在LTE 不断发展演进的过程中，相关技术人员可采用诸如高阶射频调制与三载波聚合等新技术来扩展LTE 传输带宽的能
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力［3］。

基于无须大幅修改无线频谱资源分配规则的情况下，各大运营商可以在低于6 GHz 的物理频段中实现这些新兴的LTE 特性。

因此，在中低频段中，各大运营商可以继续部署4G 网络的后续演进系统，同时逐步部署5G 移动通信系统。

由于原有的无线频谱资源是用于专门指定和分配的，而且位于授权型频段之内，人们就可以充分利用已有的技术与特性［4］。

为了使移动通信无线接入网络的各类新技术与现有已分配的授权型频段，以相互兼容的方式实现商用部署，各大运营商需要为用户分配足够的、新的无线频谱资源，从而满足移动宽带网络中数据流量与视频流量持续增长的需求。

简而言之，在短期之内，位于6 GHz 以下的物理频段内的无线频谱资源，可被用于扩展现有移动宽带网络的可用性及系统容量。

其中，需要注意的是，IU -RM.2290在研究成果中报告，预计到2020年，全球国际移动通信所需的无线频谱资源总量在1 340 MHz （对于用户低密度分布的区域）到1 960 MHz （对于用户高密度分布的区域）之间，而仅对于全美洲区域，移动通信的频谱缺口就在389~1 009 MHz ［5］。

3 5G 网络建设的优化策略
3.1 对低频段频谱资源进行重新规划
5G 网络时代的到来标志着移动通信水平得到了全面的发展和提升，这使传统的2G、3G、4G 网络处于一个尴尬的位置。

因此，当5G 网络建设工作进行到相对稳定的阶段之后，我国将全面实施2G、3G 网络的退网政策，使空余出来的低频段频谱资源供5G 网络建设使用。

这是因为5G 网络建设前期以高频段频谱资源为主，在建设成本方面，高频段频谱资源相对于低频段频谱资源要高得多。

如果长期使用高频段资源，会消耗很多建设成本。

因此，到了网络建设后期，5G 网络建设更侧重于开发、利用中低频段频谱资源。

因此，各运营商根据自身的实际需求和情况，
制订出科学合理的2G、3G 网络退网计划，并争取在5G 网络正式投入运营的初始阶段开展相关的退网工作。

3.2 采用多项措施增加低频段频谱资源
我国面临6 GHz 以下低频段频谱资源严重不足、高频段密集组网要求高的情况，对此需提前做好相关处理规划，主要应对策略包括：（1）积极争取、申请6 GHz 以下低频段频谱，同时规划2G/3G/4G 退频退网，做好频段频率重耕工作；（2）引入5G 频谱增效技术措施，包括认知无线电、全时全频双工、空间调制技术等；（3）采取gNB 基站与eLTE 基站双连接措施，实现低频段混合组网，扩大上行覆盖面。

4 结语
随着现代网络技术的迅猛发展，而频谱资源作为推动移动通信与信息产业发展的核心资源，深受各企业的关注，同时得到了更深入的应用。

本文通过宽带接入场景的实践活动，提出了一种成本更低、商用更适合的方式，即中低频段无线频谱资源。

未来，各大运营商对5G 网络中低频段无线频谱资源的需求将不断增加。

因此，各大运营商需要对低频段无线频谱资源进行合理分配，从而更好地满足用户在线需求和高速移动性，推动社会的进一步发展。

参考文献
［1］刘洋.5G 网络中低频段无线频谱资源分配优化方法［J ］.计
算机仿真，2020，37（9）:254-257，271.［2］肖祥奎.5G 无线网技术特征及部署应对策略［J ］.电子技术
与软件工程，2020（15）:28-29.
［3］李亮.5G 网络技术特点分析及无线网络规划思考［J ］.中国
新通信，2020，22（1）:21.
［4］康小龙.5G 通信中数据传输可靠性分析［J ］.通讯世界，
2019，26（12）:50-51.
［5］罗伟华.浅谈5G 关键技术［J ］.电脑知识与技术，2019，15
（35）:29-30，47.。