5G网络中无线频谱资源分配的进展分析_陈亮
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２０１６ 年 第 ６ 期 总 第 １９８ 期
光通信研究
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２０１６．１２ （Ｓｕｍ．Ｎｏ．１９８）
ｄｏｉ：１０．１３７５６／ｊ．ｇｔｘｙｊ．２０１６．０６．１９
无线通信技术
５Ｇ 网络中无线频谱资源分配的进展分析
陈 亮 ，杨 奇
（武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室，武汉 ４３００７４）
１．１ 不 同 应 用 场 景 对 频 谱 资 源 分 配 的 影 响 全球移动通信行业针对 ５Ｇ 移 动 通 信 系 统 提 出
了多种应用和业务形式。其中既包括对于现有一些 ４Ｇ 移动通信系统应用场景的增强，还更多地包括了 一些 新 兴 的 应 用，比 如：４Ｋ／８Ｋ 超 高 清 晰 度 视 频、 ＶＲ（虚拟现 实）、ＡＲ（增 强 现 实）、物 联 网、可 穿 戴 设 备应用、面向垂直行 业 与 商 业 领 域 的 紧 急 任 务 应 用 等。ＩＴＵ－Ｒ 确 定 了 ５Ｇ 的 ３ 大 主 要 应 用 场 景：增 强 型移动宽带、超高可 靠 与 低 延 迟 的 通 信 和 大 规 模 机 器类通信。这些应用类型均具有其独特的技术需求 （比 如：超 过 １０ Ｇｂｉｔ／ｓ 的 峰 值 数 据 传 输 速 率、 １００ Ｍｂｉｔ／ｓ的小区边缘数 据 传 输 速 率、１ ｍｓ的 端 到 端延迟／时延等［２］），从 而 需 要 设 计 具 有 足 够 能 力 的 ５Ｇ 移动通信空口来予以满足，同时必须为其分配足 够使用的无线频谱资源。这些应用的需求可以由现 有４Ｇ 移动通信系统的后续演 进 及 已 有 的 无 线 频 谱 资源来满足，而 ５Ｇ 移 动 通 信 系 统 则 可 提 供 额 外 的 能力使这些应用具 备 更 好 的 用 户 体 验，所 以 就 需 要 提前考虑这些应用对于无线频谱资源需求的影响。
段频段来完 成；未 来 ５Ｇ 场 景 中 的 应 用 类 型 复 杂 多
样，与之对应的无线 频 谱 资 源 的 影 响 也 有 很 大 的 不 同，如表１所示 。 ［３］
表 １ 不 同 应 用 场 景 给 频 谱 资 源 分 配 带 来 的 影 响
应用场景
对频谱资源带来的影响
超高速 无线链路
需要５００ ＭＨｚ的 超 宽 物 理 频 段 的 无 线信道，数 Ｇｂｉｔ／ｓ级别的前传和回传
由于移动 网 络 运 营 商 会 将 其 ＬＴＥ（长 期 演 进 ） 及后续演进系统迁移 至 ５Ｇ 网 络，低 于 ６ ＧＨｚ频 段 的可用物理频段 资 源 就 显 得 非 常 重 要。 在 ＬＴＥ 不 断发展演进的过程 中，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 传输带宽的能力， 这些新兴的 ＬＴＥ 特 性 可 在 无 需 对 无 线 频 谱 资 源 分 配规则进行大幅修改的情况下，在低于 ６ＧＨｚ的物 理频段中实现。因 此，业 界 可 以 在 低 频 段 内 继 续 部 署４Ｇ 网 络 的 后 续 演 进 系 统 并 逐 步 部 署 ５Ｇ 移 动 通 信系统，由于原有的 无 线 频 谱 资 源 是 专 门 指 定 和 分 配 的 ，而 且 位 于 授 权 型 频 段 之 内 ，就 可 以 充 分 地 利 用 已有的技术与特 性。 但 是，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，需 要 为 其 指 配 足 够 的 、新 的 无 线 频 谱 资 源 ，以 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
wenku.baidu.com
高速 无线链路
需要１００ ＭＨｚ的 物 理 频 段 的 无 线 信 道 ，Ｇｂｉｔ／ｓ级 别 的 前 传 和 回 传
支持从低到高 根据吞吐量需求来定
的多普勒环境
超低时延
短距离传输影响
低时延
中短距离传输影响
超高可靠 性链路
室外覆盖下，由 于 大 气 和 降 雨 导 致 高 频 段 （毫 米 波 频 段 ）产 生 严 重 的 衰 减
摘要：现有 ＬＴＥ（长期演进）网络所使用的６ＧＨｚ以下频段难以满足日益增长的网络带宽的需求，而 ５Ｇ 网 络 能 够 提 供 大 量 连 续的频谱资源，是未来无线网络的基础。针对多种无线接入应用场景，提出 影 响 频 谱 资 源 分 配 的 各 种 因 素 和 高 低 频 段 的 一 些 分配方式。结果表明，复用低频段和增加新的高频段空口能够满足５Ｇ 网络的需求。 关 键 词 ：第 五 代 移 动 通 信 网 络 ；频 谱 资 源 ；６ ＧＨｚ以 上 频 段 ；２４ ＧＨｚ频 段 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９２９．１ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－８７８８（２０１６）０６－００６８－０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ＬＴＥ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｅｌｏｗ ６ ＧＨｚ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ．５Ｇｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｂａｎｄｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｏｒ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｙｓ ｏｆ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｒｅ－ｕｓｉｎｇ ｌｏｗｅｒ ｂａｎｄ ａｎｄ ｎｅｗ ｈｉｇｈｅｒ ｂａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ５Ｇｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：５Ｇｎｅｔｗｏｒｋｓ ；ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｂａｎｄ ；ａｂｏｖｅ ６ＧＨｚ ｂａｎｄｓ；２４ＧＨｚ ｂａｎｄｓ
短距离传输
高／超 高 频 段 （比 如 毫 米 波 频 段 ）
长距离传输 较低频段（低于３ＧＨｚ频点的物理频段）
地面及障碍物 较低频段（低于１ＧＨｚ频点的 物 理 频 的穿透能力 段）
在杂波 环境下运行
低频段的电波散射效应 ／ 高频段的 电波反射效应
在高速移动障碍 规避频率选择性衰减的无线信道
物的环境中运行
５Ｇ 网络是万物互联的第一步，无线频谱资源的 分配和利用 又 是 ５Ｇ 网 络 发 展 的 第 一 步，因 此 频 谱 资源是决 定 其 成 败 的 关 键。 由 于 有 良 好 的 传 输 特 性，６ＧＨｚ以 下 频 段 已 成 为 业 界 研 究 的 核 心 频 段， ５Ｇ 将通过工作在该低频段的新空口来满足大覆盖、 高移动性场景下的用户体验和海量设备连 接 。 ［１］ 然 而针 对 大 流 量、高 密 度 的 需 求，５Ｇ 网 络 必 须 要 有 ３００ ＭＨｚ以上的连续频谱作为支持，因此在 ６ＧＨｚ 以下已 很 难 找 到 满 足 如 此 大 带 宽 的 频 谱 资 源，而 ６ＧＨｚ以 上 频 谱 资 源 更 为 丰 富，业 务 划 分 与 使 用 相 对简单，能够提 供 连 续 大 带 宽 频 带。 因 此 目 前 是 在 ４～６ＧＨｚ频段内寻找合适的频谱，利用现有 ４Ｇ 网 络的 基 础 建 设 平 滑 演 进 到 ５Ｇ 网 络，同 时 在 ６～ １００ ＧＨｚ的 高 频 段 上 开 展 频 谱 规 划 和 高 频 新 空 口 的 研究工作。
部署可运行 于 频 带 内／外 的 高 速 分 布 网状无线网络
式移动前传系统
１．２ 实 际 部 署 环 境 对 频 谱 资 源 分 配 的 影 响 除了 不 同 的 应 用 场 景 之 外，在 实 际 部 署 环 境 中
出现的一些问题同样会对无线频谱资源的分配产生
较大的影响。比如，运 行 于 相 邻 频 段 的 无 线 系 统 与
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ５Ｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ
ＣＨＥＮ Ｌｉａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｑｉ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｗｕｈａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
（时分双工）网络中，运 营 商 之 间 可 能 会 产 生 系 统 间
无线干扰，从 而 影 响 到 各 自 无 线 接 入 网 络 的 性 能。 因此，需要为每个移 动 通 信 运 营 商 提 供 足 够 的 无 线 频谱资源，同时，在 各 运 营 商 网 络 之 间、在 移 动 通 信 无线接入网络与其他无线电系统之间设置一定的隔 离频带，这样在无线 频 谱 资 源 总 量 的 预 估 上 需 要 考 虑相邻无线电系统提供适当隔离频带的需求。
上述各种重 要 的 应 用 类 型，不 仅 将 对 ５Ｇ 无 线 接 入的空口设计产生重大影响 ，同时也将对 其 实 现
收 稿 日 期 ：２０１６－０８－１７ 作 者 简 介 ：陈 亮 （１９７７－ ），男 ，湖 北 武 汉 人 。 工 程 师 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 无 线 通 信 技 术 和 网 络 的 研 究 。
当 然 ，影 响 无 线 频 谱 资 源 的 因 素 有 很 多 ，无 线 频 谱复用和无线空口的能力都会导致无线频谱资源预 估的误差。在无线 频 谱 复 用 方 面，出 于 对 系 统 内 无 线干扰及系统间无 线 干 扰 的 考 虑，有 时 就 有 必 要 在 相邻的无线接入网 络 内 使 用 额 外 的 物 理 频 段，即 重 复使用更多的无线 频 谱 资 源，来 为 用 户 提 供 更 好 的 网 络 覆 盖 、质 量 与 容 量 。 在 无 线 空 口 设 计 方 面 ，采 用 多 天 线 技 术 （比 如 大 规 模 天 线 阵 列 技 术 、多 维 波 束 赋 形技术等）是提高 无 线 频 谱 资 源 利 用 效 率 的 方 式 之 一，很有可能被应用于５Ｇ 移 动 通 信 无 线 接 入 网 络， 因此，频谱资 源 利 用 效 率 也 应 被 考 虑 进 ５Ｇ 的 无 线 频谱资源需求之中，并 且 新 增 额 外 的 物 理 频 段 来 对 网络性能进行优化。
２ 对频谱资源的分配方式的考虑
２．１ 低 频 段 频 谱 资 源 分 配 方 式 ５Ｇ 移动通信可支持很大范围内的应用场景，由
于对于性能及底层 频 谱 的 需 求 存 在 较 大 的 差 异，因 此根据具体的应用和业务类型来选择相对应的物理 工作频段就显得 非 常 重 要。 比 如，低 频 空 口 将 利 用 ６ ＧＨｚ以 下 低 频 段 良 好 的 信 道 传 播 特 性 来 满 足 某 些 类型的应用对于长距离传输的高稳定性能的需求。
６８
陈 亮 等： ５Ｇ 网络中无线频谱资源分配的进展分析
最优化运营所需的无线频谱资源的物理频宽及类型
产生重大影响。在物理频宽影响方面，数 Ｇｂｉｔ／ｓ级
别的超 高 无 线 链 路 传 输 速 率 可 以 通 过 采 取 ＵＷＢ
（超宽带）载波来实 现，移 动 通 信 无 线 接 入 网 络 需 要
具备 ＵＷＢ 物 理 频 段 的 无 线 信 道 （比 如 ３００～ ５００ ＭＨｚ），而 移 动 前 传 和 回 传 网 络 也 应 具 备 数 Ｇｂｉｔ／ｓ级别 的 传 输 速 率 。 ［３］ 在 无 线 频 谱 资 源 类 型
影 响 方 面 ，主 要 在 于 面 对 各 类 紧 急 任 务 应 用 （比 如 公
共 安 全 ）的 超 高 可 靠 无 线 通 信 ，此 类 应 用 场 景 往 往 需
要无线电波能够很好地穿透地面及其他障碍物并实
现泛在的网络覆盖，因 此 需 要 选 用 无 线 传 输 特 性 优
良的低段物理频段，比如位于 ＵＨＦ（超高频段）的低
０ 引 言
１ 影响频谱资源分配的各种因素
５Ｇ（第五代移动通 信）是ＩＭＴ（国 际 移 动 通 信） 的下一阶段，ＩＴＵ（国际电信 联 盟）将 其 正 式 命 名 为 ＩＭＴ－２０２０。随着万物互联时代的到来，越来越 多 的 事物、人、数据和互 联 网 联 系 起 来，很 多 因 素 将 会 导 致其对于更多授权型无线频谱或共享型频谱资源接 入的需求。
业务可能会影响蜂 窝 移 动 通 信 系 统 的 性 能，由 于 来
自邻近信道的各种 干 扰 因 素，会 影 响 到 某 些 无 线 应
用和业务所需要达到一定程度的无线频谱资源物理
带宽总量。除了邻 近 信 道 的 干 扰，多 个 移 动 网 络 运
营商也会 带 来 诸 多 的 影 响，尤 其 是 在 非 同 步 ＴＤＤ
光通信研究
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２０１６．１２ （Ｓｕｍ．Ｎｏ．１９８）
ｄｏｉ：１０．１３７５６／ｊ．ｇｔｘｙｊ．２０１６．０６．１９
无线通信技术
５Ｇ 网络中无线频谱资源分配的进展分析
陈 亮 ，杨 奇
（武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室，武汉 ４３００７４）
１．１ 不 同 应 用 场 景 对 频 谱 资 源 分 配 的 影 响 全球移动通信行业针对 ５Ｇ 移 动 通 信 系 统 提 出
了多种应用和业务形式。其中既包括对于现有一些 ４Ｇ 移动通信系统应用场景的增强，还更多地包括了 一些 新 兴 的 应 用，比 如：４Ｋ／８Ｋ 超 高 清 晰 度 视 频、 ＶＲ（虚拟现 实）、ＡＲ（增 强 现 实）、物 联 网、可 穿 戴 设 备应用、面向垂直行 业 与 商 业 领 域 的 紧 急 任 务 应 用 等。ＩＴＵ－Ｒ 确 定 了 ５Ｇ 的 ３ 大 主 要 应 用 场 景：增 强 型移动宽带、超高可 靠 与 低 延 迟 的 通 信 和 大 规 模 机 器类通信。这些应用类型均具有其独特的技术需求 （比 如：超 过 １０ Ｇｂｉｔ／ｓ 的 峰 值 数 据 传 输 速 率、 １００ Ｍｂｉｔ／ｓ的小区边缘数 据 传 输 速 率、１ ｍｓ的 端 到 端延迟／时延等［２］），从 而 需 要 设 计 具 有 足 够 能 力 的 ５Ｇ 移动通信空口来予以满足，同时必须为其分配足 够使用的无线频谱资源。这些应用的需求可以由现 有４Ｇ 移动通信系统的后续演 进 及 已 有 的 无 线 频 谱 资源来满足，而 ５Ｇ 移 动 通 信 系 统 则 可 提 供 额 外 的 能力使这些应用具 备 更 好 的 用 户 体 验，所 以 就 需 要 提前考虑这些应用对于无线频谱资源需求的影响。
段频段来完 成；未 来 ５Ｇ 场 景 中 的 应 用 类 型 复 杂 多
样，与之对应的无线 频 谱 资 源 的 影 响 也 有 很 大 的 不 同，如表１所示 。 ［３］
表 １ 不 同 应 用 场 景 给 频 谱 资 源 分 配 带 来 的 影 响
应用场景
对频谱资源带来的影响
超高速 无线链路
需要５００ ＭＨｚ的 超 宽 物 理 频 段 的 无 线信道，数 Ｇｂｉｔ／ｓ级别的前传和回传
由于移动 网 络 运 营 商 会 将 其 ＬＴＥ（长 期 演 进 ） 及后续演进系统迁移 至 ５Ｇ 网 络，低 于 ６ ＧＨｚ频 段 的可用物理频段 资 源 就 显 得 非 常 重 要。 在 ＬＴＥ 不 断发展演进的过程 中，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 传输带宽的能力， 这些新兴的 ＬＴＥ 特 性 可 在 无 需 对 无 线 频 谱 资 源 分 配规则进行大幅修改的情况下，在低于 ６ＧＨｚ的物 理频段中实现。因 此，业 界 可 以 在 低 频 段 内 继 续 部 署４Ｇ 网 络 的 后 续 演 进 系 统 并 逐 步 部 署 ５Ｇ 移 动 通 信系统，由于原有的 无 线 频 谱 资 源 是 专 门 指 定 和 分 配 的 ，而 且 位 于 授 权 型 频 段 之 内 ，就 可 以 充 分 地 利 用 已有的技术与特 性。 但 是，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，需 要 为 其 指 配 足 够 的 、新 的 无 线 频 谱 资 源 ，以 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
wenku.baidu.com
高速 无线链路
需要１００ ＭＨｚ的 物 理 频 段 的 无 线 信 道 ，Ｇｂｉｔ／ｓ级 别 的 前 传 和 回 传
支持从低到高 根据吞吐量需求来定
的多普勒环境
超低时延
短距离传输影响
低时延
中短距离传输影响
超高可靠 性链路
室外覆盖下，由 于 大 气 和 降 雨 导 致 高 频 段 （毫 米 波 频 段 ）产 生 严 重 的 衰 减
摘要：现有 ＬＴＥ（长期演进）网络所使用的６ＧＨｚ以下频段难以满足日益增长的网络带宽的需求，而 ５Ｇ 网 络 能 够 提 供 大 量 连 续的频谱资源，是未来无线网络的基础。针对多种无线接入应用场景，提出 影 响 频 谱 资 源 分 配 的 各 种 因 素 和 高 低 频 段 的 一 些 分配方式。结果表明，复用低频段和增加新的高频段空口能够满足５Ｇ 网络的需求。 关 键 词 ：第 五 代 移 动 通 信 网 络 ；频 谱 资 源 ；６ ＧＨｚ以 上 频 段 ；２４ ＧＨｚ频 段 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９２９．１ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－８７８８（２０１６）０６－００６８－０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ＬＴＥ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｅｌｏｗ ６ ＧＨｚ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ．５Ｇｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｂａｎｄｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｏｒ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｙｓ ｏｆ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｒｅ－ｕｓｉｎｇ ｌｏｗｅｒ ｂａｎｄ ａｎｄ ｎｅｗ ｈｉｇｈｅｒ ｂａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ５Ｇｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：５Ｇｎｅｔｗｏｒｋｓ ；ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｂａｎｄ ；ａｂｏｖｅ ６ＧＨｚ ｂａｎｄｓ；２４ＧＨｚ ｂａｎｄｓ
短距离传输
高／超 高 频 段 （比 如 毫 米 波 频 段 ）
长距离传输 较低频段（低于３ＧＨｚ频点的物理频段）
地面及障碍物 较低频段（低于１ＧＨｚ频点的 物 理 频 的穿透能力 段）
在杂波 环境下运行
低频段的电波散射效应 ／ 高频段的 电波反射效应
在高速移动障碍 规避频率选择性衰减的无线信道
物的环境中运行
５Ｇ 网络是万物互联的第一步，无线频谱资源的 分配和利用 又 是 ５Ｇ 网 络 发 展 的 第 一 步，因 此 频 谱 资源是决 定 其 成 败 的 关 键。 由 于 有 良 好 的 传 输 特 性，６ＧＨｚ以 下 频 段 已 成 为 业 界 研 究 的 核 心 频 段， ５Ｇ 将通过工作在该低频段的新空口来满足大覆盖、 高移动性场景下的用户体验和海量设备连 接 。 ［１］ 然 而针 对 大 流 量、高 密 度 的 需 求，５Ｇ 网 络 必 须 要 有 ３００ ＭＨｚ以上的连续频谱作为支持，因此在 ６ＧＨｚ 以下已 很 难 找 到 满 足 如 此 大 带 宽 的 频 谱 资 源，而 ６ＧＨｚ以 上 频 谱 资 源 更 为 丰 富，业 务 划 分 与 使 用 相 对简单，能够提 供 连 续 大 带 宽 频 带。 因 此 目 前 是 在 ４～６ＧＨｚ频段内寻找合适的频谱，利用现有 ４Ｇ 网 络的 基 础 建 设 平 滑 演 进 到 ５Ｇ 网 络，同 时 在 ６～ １００ ＧＨｚ的 高 频 段 上 开 展 频 谱 规 划 和 高 频 新 空 口 的 研究工作。
部署可运行 于 频 带 内／外 的 高 速 分 布 网状无线网络
式移动前传系统
１．２ 实 际 部 署 环 境 对 频 谱 资 源 分 配 的 影 响 除了 不 同 的 应 用 场 景 之 外，在 实 际 部 署 环 境 中
出现的一些问题同样会对无线频谱资源的分配产生
较大的影响。比如，运 行 于 相 邻 频 段 的 无 线 系 统 与
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ５Ｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ
ＣＨＥＮ Ｌｉａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｑｉ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｗｕｈａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
（时分双工）网络中，运 营 商 之 间 可 能 会 产 生 系 统 间
无线干扰，从 而 影 响 到 各 自 无 线 接 入 网 络 的 性 能。 因此，需要为每个移 动 通 信 运 营 商 提 供 足 够 的 无 线 频谱资源，同时，在 各 运 营 商 网 络 之 间、在 移 动 通 信 无线接入网络与其他无线电系统之间设置一定的隔 离频带，这样在无线 频 谱 资 源 总 量 的 预 估 上 需 要 考 虑相邻无线电系统提供适当隔离频带的需求。
上述各种重 要 的 应 用 类 型，不 仅 将 对 ５Ｇ 无 线 接 入的空口设计产生重大影响 ，同时也将对 其 实 现
收 稿 日 期 ：２０１６－０８－１７ 作 者 简 介 ：陈 亮 （１９７７－ ），男 ，湖 北 武 汉 人 。 工 程 师 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 无 线 通 信 技 术 和 网 络 的 研 究 。
当 然 ，影 响 无 线 频 谱 资 源 的 因 素 有 很 多 ，无 线 频 谱复用和无线空口的能力都会导致无线频谱资源预 估的误差。在无线 频 谱 复 用 方 面，出 于 对 系 统 内 无 线干扰及系统间无 线 干 扰 的 考 虑，有 时 就 有 必 要 在 相邻的无线接入网 络 内 使 用 额 外 的 物 理 频 段，即 重 复使用更多的无线 频 谱 资 源，来 为 用 户 提 供 更 好 的 网 络 覆 盖 、质 量 与 容 量 。 在 无 线 空 口 设 计 方 面 ，采 用 多 天 线 技 术 （比 如 大 规 模 天 线 阵 列 技 术 、多 维 波 束 赋 形技术等）是提高 无 线 频 谱 资 源 利 用 效 率 的 方 式 之 一，很有可能被应用于５Ｇ 移 动 通 信 无 线 接 入 网 络， 因此，频谱资 源 利 用 效 率 也 应 被 考 虑 进 ５Ｇ 的 无 线 频谱资源需求之中，并 且 新 增 额 外 的 物 理 频 段 来 对 网络性能进行优化。
２ 对频谱资源的分配方式的考虑
２．１ 低 频 段 频 谱 资 源 分 配 方 式 ５Ｇ 移动通信可支持很大范围内的应用场景，由
于对于性能及底层 频 谱 的 需 求 存 在 较 大 的 差 异，因 此根据具体的应用和业务类型来选择相对应的物理 工作频段就显得 非 常 重 要。 比 如，低 频 空 口 将 利 用 ６ ＧＨｚ以 下 低 频 段 良 好 的 信 道 传 播 特 性 来 满 足 某 些 类型的应用对于长距离传输的高稳定性能的需求。
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陈 亮 等： ５Ｇ 网络中无线频谱资源分配的进展分析
最优化运营所需的无线频谱资源的物理频宽及类型
产生重大影响。在物理频宽影响方面，数 Ｇｂｉｔ／ｓ级
别的超 高 无 线 链 路 传 输 速 率 可 以 通 过 采 取 ＵＷＢ
（超宽带）载波来实 现，移 动 通 信 无 线 接 入 网 络 需 要
具备 ＵＷＢ 物 理 频 段 的 无 线 信 道 （比 如 ３００～ ５００ ＭＨｚ），而 移 动 前 传 和 回 传 网 络 也 应 具 备 数 Ｇｂｉｔ／ｓ级别 的 传 输 速 率 。 ［３］ 在 无 线 频 谱 资 源 类 型
影 响 方 面 ，主 要 在 于 面 对 各 类 紧 急 任 务 应 用 （比 如 公
共 安 全 ）的 超 高 可 靠 无 线 通 信 ，此 类 应 用 场 景 往 往 需
要无线电波能够很好地穿透地面及其他障碍物并实
现泛在的网络覆盖，因 此 需 要 选 用 无 线 传 输 特 性 优
良的低段物理频段，比如位于 ＵＨＦ（超高频段）的低
０ 引 言
１ 影响频谱资源分配的各种因素
５Ｇ（第五代移动通 信）是ＩＭＴ（国 际 移 动 通 信） 的下一阶段，ＩＴＵ（国际电信 联 盟）将 其 正 式 命 名 为 ＩＭＴ－２０２０。随着万物互联时代的到来，越来越 多 的 事物、人、数据和互 联 网 联 系 起 来，很 多 因 素 将 会 导 致其对于更多授权型无线频谱或共享型频谱资源接 入的需求。
业务可能会影响蜂 窝 移 动 通 信 系 统 的 性 能，由 于 来
自邻近信道的各种 干 扰 因 素，会 影 响 到 某 些 无 线 应
用和业务所需要达到一定程度的无线频谱资源物理
带宽总量。除了邻 近 信 道 的 干 扰，多 个 移 动 网 络 运
营商也会 带 来 诸 多 的 影 响，尤 其 是 在 非 同 步 ＴＤＤ