5G NR标准 第3章 5G频谱

5G NR标准 第3章　5G频谱

3.1　移动系统的频谱

不同频率的频带具有不同的特性。 由于传播特性，较低频率的频段非常适合在城市，郊区和乡村环境中进行广域覆盖部署。 较高频率的传播特性使它们更难用于广域覆盖，因此，较高频率的频带已在很大程度上用于提高密集部署中的容量。

新频段由3GPP连续定义，主要用于LTE规范，但现在也用于新NR规范。 为NR操作定义了许多新频段。 NR规范中包括两个成对频段，其中分别为上行链路和下行链路分配了独立的频率范围，以及为上行链路和下行链路分配了单个共享频率范围的非成对频段。 成对的频段用于频分双工（FDD）操作，而未成对的频段用于时分双工（TDD）操作。 某些未配对的频段被定义为辅助下行链路（SDL）或辅助上行链路（SDL）频段，这些频带通过载波聚合与其他频带的上行链路或下行链路配对。

3.1.1　ITU-R为IMT系统定义的频谱

ITU-R规定了用于移动业务特别是IMT的频带。 其中许多最初是为IMT-2000（3G）规定的，而新的是随着IMT-Advanced（4G）的推出而出现的。 但是，该规定是技术和一代“中立”的，因为该规定通常是针对IMT的，而不考虑一代或无线接口技术。 针对不同服务和应用的全球频谱指定是在ITU-R内部完成的，并已在ITU无线电规则中进行了记录，在ITU-R M.1036建议书中描述了IMT频段的全球使用。

WRC15是一个重要的里程碑，为5G奠定了基础。首先，为IMT确定了一组新频段，其中在全球范围内或接近全球范围内为IMT确定了许多频段：

• 470-694/698 MHz（600 MHz频段）：已为美洲和亚洲的某些国家/地区确定-太平洋。对于1区，将在WRC-23上审议IMT的新议程项目。
• 694-790 MHz（700 MHz频带）：该频带现在也已为1区完全识别，因此是全球IMT频带。
• 1427-1518 MHz（L波段）：所有国家都确定了一个新的全球波段。
• 3300-3400 MHz：在许多国家/地区已确定的全球频带，但在欧洲或北美却没有。
• 3400-3600 MHz（C频段）：现在是为所有国家/地区确定的全球频段。乐队已经在欧洲分配了。
• 3600-3700 MHz（C波段）：在许多国家（而非非洲和亚太地区的某些县）确定的全球波段。在欧洲，该乐队自WRC’07起就可用。
• 4800-4990 MHz：为亚太一些国家确定的新频段。

WRC15关于IMT的第二项主要成果是为下一届WRC指定了新的议程项目（1.13），用于确定5G移动服务的24 GHz以上的高频频段。 这些频段将由ITU-R研究到2019年，并在WRC19进行IMT规定。 频段的主要目标是部署IMT-2020。 如今，要研究的大多数频段已经基本分配给了移动业务，在大多数频段中，固定和卫星业务都已被分配给移动业务。 它们包含以下频段范围：
• 24.25-27.5 GHz;
• 37-40.5 GHz;
• 42.5-43.5 GHz;
• 45.5-47 GHz;
• 47.2-50.2 GHz;
• 50.4-52.6 GHz;
• 66-76 GHz;
• 81-86 GHz.

对于IMT，还有一些要研究的频段，这些频段目前尚未主要分配给移动服务，将在其中研究是否可以将分配更改为包括移动设备：
• 31.8-33.4 GHz;
• 40.5-42.5 GHz;
• 47-47.2 GHz.

整个频段组如图3.1所示。

ITU-R已经组建了一个特别工作组TG 5/1，它将对新频段进行共享和兼容性研究，并为WRC’19议程项目1.13做好准备。

3.1.2　5G的全球频谱状况

在全球范围内，有相当大的兴趣使频谱可用于5G部署。

• 低频段对应于2 GHz以下的现有LTE频段，适合作为覆盖层，提供宽而深的覆盖范围，包括室内。 这里最受关注的频段是600和700 MHz频段，它们对应于3GPP NR频段n71和n28。
• 中频带在3-6 GHz范围内，可以通过更宽的信道带宽提供覆盖范围，容量和高数据速率。 全球最受关注的范围是3300-4200 MHz，其中3GPP已将NR频段指定为n77和n78。
• 高频带在24 GHz以上的毫米波范围内。 它们将最适合本地容量非常大的热点覆盖，并可以提供很高的数据速率。 最高的兴趣是在24.25-29.5 GHz范围内，并分配了3GPP NR频段n257和n258。

有一些国家的计划，巴拉巴拉…不在这里详述。

3.2　NR的频段

NR既可以部署在现有IMT频段中，也可以部署在WRC或地区机构可能确定的未来频段中。在不同频带中操作无线电接入技术的可能性是全球移动服务的基本方面。

因此，当前在15版中在3GPP中工作的频带分为两个频率范围：

• 频率范围1（FR1） 包括6 GHz以下的所有现有和新频带。
• 频率范围2（FR2） 包括24.25 52.6 GHz范围内的新频带。

3GPP定义了工作频带，其中每个工作频带都是针对上行链路和/或下行链路的频率范围，由特定的一组RF要求指定。每个工作频段都有一个编号，其中NR频段编号为n1，n2，n3等。当将相同的频率范围定义为不同无线电接入技术的工作频段时，将使用相同的编号，但是以不同的方式写入。 4G LTE频段以阿拉伯数字（1、2、3等）书写，而3G UTRA频段以罗马数字（I，II，II等）书写。与NR的配置相同的LTE工作频段通常称为“ LTE重耕频段”。用于NR的3GPP规范的版本15包括26个工作频带，在频率范围1中，三个在频率范围2中。用于NR的频带具有编号方案，使用以下规则分配编号从n1到n512：

1. 对于LTE中的NR在重新分配重耕频段时，LTE频段编号将重新用于NR，只需添加“ n”即可。
2. NR的新频段分配了以下编号：n65到n256的范围保留给频率范围1的NR频段（其中一些频段还可用于LTE）。 n257到n512的范围是为频率范围2中的新NR频段保留的。

该方案“预留”了频段编号，并且与LTE（和UTRA）向后兼容，并且不会导致256以上的任何新LTE编号，256是目前最大可能值。还可以为任何新的仅LTE频段分配低于65的未使用号码。在版本15中，频率范围1的工作频段在n1到n84范围内，如表3.1所示。如表3.2所示，频率范围2中的频带在n257至n260的范围内。 NR的所有频段汇总在图1和2中。

3.3　6GHz以上的射频暴露

随着将5G移动通信的频率范围扩展到6 GHz以上的频段，有关人体暴露于RF电磁场（EMF）的现行法规可能会将用户设备的最大输出功率限制在明显低于允许更低的水平。

已经表明，对于打算在人体附近使用的产品，由于从特定吸收率到基于功率密度的极限过渡，最大允许输出功率将不连续。为了符合更高频率下的ICNIRP暴露限制，发射功率可能必须比当前蜂窝技术所使用的功率水平低10 dB。似乎已设定了高于6 GHz的暴露极限，其安全裕度甚至大于在较低频率下使用的安全裕度，并且没有任何明显的科学依据。对于较低频带，多年来已花费大量努力来表征曝光并设定相关限制。随着人们对利用6 GHz以上的频带进行移动通信的兴趣日益浓厚，研究工作可能会增加，最终可能会导致对其曝光限度的修改。在IEEE发布的最新RF暴露标准（C95.1-2005，C95.1-2010a）中，过渡频率的不一致性不太明显。但是，这些限制尚未在任何国家法规中采用，重要的是其他标准化组织和监管机构也要努力解决这一问题。如果不是这样，这可能会对较高频率的覆盖范围产生很大的负面影响，尤其是对于打算在身体附近使用的用户设备（例如可穿戴设备，平板电脑和移动电话）而言，其最大发射功率可能受到严重限制。当前的RF暴露规定。

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