5.5G( 5G-A )性能愿景中提出 上/下行速率较5G提升10倍 ,通过向更高频段迁移以提高通信带宽将成为重要手段。考虑到我国Sub 6GHz频谱资源现已分配殆尽,进一步重耕、腾挪获得连续大带宽的难度较高, 业界普遍 认为,向更高频段延伸成为我国5G-A时代进一步扩大无线网络带宽、提升网络速率的重要手段。 根据华为公司判断,毫米波频段与潜在的6GHz新频谱或有望在5G-A时代走向商用,为5G-A提供超大带宽的频谱资源支持。
(1)毫米波定义
毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波,其 频率大约在30GHz~300GHz之间 。根据通信原理,无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右,因此载波频率越高,可实现的信号带宽也越大。在毫米波频段中,28GHz频段和60GHz频段是最有希望使用在5G的两个频段。 28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz , 而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz 。
毫米波频段
(2) 毫米波通信特点和优势
特点: 尤其在NLoS(非视距传输)和移动场景下,毫米波较低频段频谱而言有更大的传播衰落,实现信号穿墙不大可能。
优势:所以毫米波系统在设计的时候不用特别考虑如何处理相互干扰信号,只要不同的终端之间不要靠得太近就可以。
毫米波传输路径
在中国联通对毫米波传输特性进行的实际场景验证中,典型的树衰损失约为17dB;标准多层玻璃穿透损耗约为15dB,标准的混凝土外墙穿透损耗可达到65dB。
(3) 毫米波系统的天线适合大规模MIMO
毫米波相比于传统6GHz以下频段还有一个特点就是天线的物理尺寸可以比较小。 这是因为天线的物理尺寸正比于波段的波长,而毫米波波段的波长远小于传统6GHz以下频段,相应的天线尺寸也比较小。因此我们可以方便地在移动设备上配备毫米波的天线阵列,从而实现各种大规模MIMO天线的集成,指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收。
(4) 毫米波通信或成为 5.5G(5G-A) 重要演进方向
毫米波频段拥有丰富的频谱资源,可用带宽大。 毫米波通信具有大带宽、低时延、易密集部署等优点,能较好满足5.5G(5G-A)所要求的万兆下行等能力;同时,根据IMT-2030(6G)推进组判断,太赫兹通信(利用0.1THz~10THz的电磁波进行通信)将是6G关键候选技术。 业界普遍认为,随着高速率业务需求持续增加,蜂窝网络向更高频段部署或将成为必然趋势。
毫米波频段资源更加丰富
(5)5.5G(5G-A)毫米波通信或进入商用部署前夕
国际标准化组织层面,3GPP与ITU已针对5G毫米波频段进行规定。 3GPP在Rel-15中针对毫米波频段进行了标准化工作,将5G主要使用频段划分为FR1(450MHz~6GHz,即sub 6GHz频段)与FR2(24.25GHz~52.6GHz,即毫米波频段),并于Rel-17将毫米波频段拓展至71.0GHz。国际电信联盟(ITU)在2019世界无线电通信大会(WRC-19)上设立相关议题,各国就5G毫米波频谱达成共识,将包括24.25~27.5GHz、37.0~43.5GHz、66.0~71.0GHz在内的14.75GHz带宽的毫米波频率标识用于5G及国际移动通信未来发展。
我国5G毫米波频段划分已正式开启。 2017年6月,工信部便针对毫米波频谱规划公开发布了征求意见函;此后,工信部、发改委等相关部门持续对毫米波频段划分进行研究,并开展相关政策推进工作。2023年6月,工信部发布新版【中华人民共和国无线电频率划分规定】,将6425~7125MHz(U6GHz)划分给IMT,并确定24.75~27.5GHz、37.0~43.5GHz、66.0~71.0 GHz三个毫米波频段的IMT使用权及相关约束条件。
中国5G毫米波频段划分工
业界普遍认为,新版【无线电频率划分规定】将5G毫米波的频段划分以规章形式加以明确,有利于收敛产业预期并加速相关产品的研发,未来随着毫米波频段牌照发放,我国毫米波通信有望进入商用部署阶段。