5G毫米波频谱规划建议白皮书

白皮书2018-075G微波毫米波特别工作组5G毫米波频谱规划建议白皮书未来移动通信论坛：毫米波频谱规划和信道特性白皮书I目录1.5G毫米波频谱需求...........................................................................................32.5G毫米波频谱规划及法规进展.......................................................................52.1国内5G毫米波频谱规划及法规进展.......................................................52.2国际5G毫米波频谱规划及法规进展.......................................................63国际标准化进展及产业情况.............................................................................745G毫米波共存研究进展.................................................................................104.1国内5G毫米波共存研究进展.....................................................................104.2国际5G毫米波共存研究进展.....................................................................124.2.1ITU-RSG5TG5/1................................................................................124.2.2CEPT.....................................................................................................1355G毫米波频率规划和法规建议.....................................................................14参考文献......................................................................................................................14未来移动通信论坛：毫米波频谱规划和信道特性白皮书3引言最近几年来，全球信息通信产业呈现移动化、宽带化和智能化的发展趋势。第五代移动通信系统（5G/IMT-2020）不仅立足于移动通信本身，而且将渗透到未来社会的各个垂直领域，构建以用户为中心的全方位信息生态系统。5G将与传统制造、服务行业的融合创新促成“互联网+”新形态，改变人们的生产、工作、生活方式，为当今中国经济和社会的发展带来的无限生机。相较于以往的各代移动通信系统，5G需要满足更加多样化的场景和极致性能挑战。2015年ITU-RWP5D发布报告M.2083（5G愿景）定义5G系统将满足增强的移动宽带、海量的机器间通信、低时延高可靠通信三大类主要应用场景，并支持至少100Mbit/s~1Gbit/s的边缘用户体验速率，10Gbit/s~20Gbit/s的系统峰值速率，100万/平方公里的连接数密度，1ms的空口时延，相比4G提升3~5倍的频谱效率和百倍的能效，500公里/小时的移动性支持，10Mbit/（s×平方米）的流量密度等关键能力指标。既然5G系统需要满足不同场景下的应用需求，那么就需要对支持部署5G系统新空口标准的候选频段进行全频段布局，以综合满足网络对容量、覆盖、性能等方面的要求。低频段已异常拥挤，且大多涉及与其他系统干扰保护，共存条件苛刻，然而中低频段传播特性中的较强穿透力和广域覆盖能力是5G实现大覆盖、高移动性场景下的用户体验和海量设备连接的必然选择；即使6GHz以上毫米波频段覆盖能力相对中低频段较弱，难以实现全网覆盖，但丰富的频谱资源能够满足5G在热点区域极高的用户体验速率和系统容量需求。整体而言，未来5G系统频谱需要着眼低频段和高频段统筹规划，相互补充，缺一不可。频谱资源规划是推动5G标准与产业进程的关键因素。在寻找新的频谱资源的过程中，全球移动通信产业受到来自其他行业的巨大阻力，我国5G系统也正面临前所未有的频谱资源短缺困境。为实现国家“十三五”规划信息产业发展目标，保障我国在5G时代的引领地位，我国迫切需要明确5G在毫米波频谱布局并尽早确立可用频段。感谢中兴通讯股份有限公司，高通无线通信技术（中国）有限公司、北京三星技术研究有限公司、爱立信（中国）通信有限公司和电信科学技术研究院有限公司等对本报告的输入。1.5G毫米波频谱需求5G要面向移动互联网和物联网等多样化应用场景。一方面，需要毫米波频段连续大带宽频谱，满足5GGbps业务速率需求；另一方面，需要满足用户时时在线的需求，保证用户的高速移动性，还必须借助低频段提供良好的网络覆盖。因此，5G时代需要高、低频段协同发展，低频段（低于6GHz）作为5G基础频段，毫米波频段（6GHz以上）作为重要的补充频段。ITU-RWP5D针对24.25-86GHz毫米波频段的频谱需求开展研究，并且把研究结果以联络函方式发送给ITU-RTG5/1[9]。WP5D考虑了3种不同的方法评估频谱需求，最终结果引用如表[9]。表1：24.25到86GHz频率范围之间的5G频谱需求未来移动通信论坛：毫米波频谱规划和信道特性白皮书4示例不同示例的关联条件总频率需求(GHz)一定范围内的频谱需求(GHz)基于应用的方法1过度拥挤，密集城区和城区18.73.3(24.25-33.4GHz范围)6.1(37-52.6GHz范围)9.3(66-86GHz范围)密集城区和城区11.42.0(24.25-33.4GHz范围)3.7(37-52.6GHz范围)5.7(66-86GHz范围)2高度拥挤区域3.70.67(24.25-33.4GHz范围)1.2(37-52.6GHz范围)1.9(66-86GHz范围)拥挤区域1.80.33(24.25-33.4GHz范围)0.61(37-52.6GHz范围)0.93(66-86GHz范围)基于技术性能的方法(类型1)1用户体验的数据速率为1Gb/s，在小区边缘同时为N个用户/设备服务,比如室内3.33(N=1),6.67(N=2),13.33(N=4)无用户体验的数据速率为100Mb/s，在小区边缘同时为N个用户/设备服务,比如广域覆盖0.67(N=1),1.32(N=2),2.64(N=4)无2eMBB密集城区0.83-4.17无eMBB室内热点3-15无3在小区边缘单一用户1毫秒里传输一个10Mb的文件33.33GHz(单向)无在小区边缘单一用户1毫秒里传输一个1Mb的文件3.33GHz(单未来移动通信论坛：毫米波频谱规划和信道特性白皮书5示例不同示例的关联条件总频率需求(GHz)一定范围内的频谱需求(GHz)向)在小区边缘单一用户1毫秒里传输一个0.1Mb的文件333MHz(onedirection)基于技术性能的方法(类型2)–密集城区micro14.8-19.75.8-7.7(24.25-43.5GHz范围)室内热点9-12(24.25-43.5GHz和45.5-86GHz范围)基于某些国家考虑的国家频谱需求––7-162-6(24.25-43.5GHz范围)5-10(43.5-86GHz范围)其中基于技术性能方法的类型2为中国提交的评估结果[10]，并被ITU-RWP5D采纳。根据中国的评估，如果为密集城区提供服务，则在24.25-43.5GHz范围内一共需要5.8-7.7GHz，如果为室内热点提供服务，在24.25-43.5GHz和45.5-86GHz范围，一共需要9-12GHz。考虑密集城区和室内热点服务为规避干扰，采用不同的频率资源，则总的频谱需求为14.8-19.7GHz。以上频率需求研究，还没有考虑不同运营商之间使用频率为了避免干扰可能需要的保护带。在2017年7月无管局征集5G毫米波频率规划意见过程中，考虑24.75-27.5GHz和37-42.5GHz，一共为8.25GHz,基本可满足密集城区micro的条件需求，为满足室内热点容量服务需求，还需要在更高频率范围内寻找毫米波频率资源。2.5G毫米波频谱规划及法规进展2.1国内5G毫米波频谱规划及法规进展毫米波频谱应用于5G系统成为业界共识。为科学、合理地进行5G系统频率规划，我国工业和信息化部于2017年6月8日发布了公开征求意见函，征集24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其它毫米波频段在5G系统使用及规划的意见和建议。同年7月，工业和信息化部批复24.75-27.5GHz和37-42.5GHz频段用于我国5G技术研发毫米波实验频段，试验地点为中国信息通信研究院MTNet试验室以及北京怀柔、顺义的5G技术试验外场。未来移动通信论坛：毫米波频谱规划和信道特性白皮书62.2国际5G毫米波频谱规划及法规进展2016年11月10日，欧盟委员会无线频谱政策组（RSPG）发布欧洲5G频谱战略，在毫米波频段方面明确将26G（24.25-27.5GHz）频段作为欧洲5G高频段的初期部署频段，RSPG推进欧盟在2020年前确定此频段的使用条件，建议欧盟各成员国保证部分26GHz频段在2020年前释放，以满足5G市场需求。此外，欧盟将继续研究32G（31.8-33.4GHz）和40G（40.5-43.5GHz）频段，以及其它高频频段。基于欧洲5G频谱战略，CEPT负责讨论制定包含3.5G、26GHz等5G先发频段的使用管理规则。ECCPT1通过了相关研究报告并对内容进行意见征集。ECCPT1在2018年7月基本完成26GHz频段技术应用条件的研究和制定工作，欧盟委员会将于2018年下半年发布关于5G使用26G频段的法规要求。同时，欧洲各国于2018年也已经陆续启动了关于5G先发频谱包括3.5G、26GHz等频段的频谱拍卖规则的征求意见。2016年7月14日，美国联邦通信委员会（FCC）全票通过将24GHz以上频谱用于无线宽带业务的规则法令[1]，共规划10.85GHz高频段频谱用于5G无线技术，包括28G（27.5-28.35GHz）、39G（38.6-40GHz），共计2.25GHz许可频谱，37G（37-38.6GHz）共计1.6GHz混合许可频谱、和64-71GHz共计7GHz免许可频谱。2017年11月，FCC发布法令[2]决定增加24.25-24.45GHz、24.75-25.25GHz以及47.2-48.2GHz共1.7GHz频段用于5G无线技术。至此,FCC在毫米波频段为5G无线技术规划频率总量达到约13GHz。2018年3月，FCC发布公告草案[3]，提出28GHz和24GHz频谱的拍卖方案，28GHz频谱将分割为2个许可带宽每个425MHz，许可针对县级范围，24GHz频谱将分割每个许可为100MHz带宽，许可将面向全美416个PEA（局部经济区域）。28GHz频谱将在2018年11月14日开始拍卖，24GHz频谱拍卖略晚于28GHz频谱拍卖。FCC在2018年4月17日通过该方案。2018年6月，FCC正式批准了ThirdReport&Order&FurtherNPRM，确定37.0-37.6GHz的频段方案，该频段为政府和商业用户共享。在24.75-25.25GHz提供5G频率许可业务与FSS地球站共享的频率管理方案。对于24GHz和EESS共存，FCC倾向参照全球