非授權頻譜或為5G之關鍵

winniewei 提交于 周三, 08/14/2019
非授權頻譜或為5G之關鍵

作者:James Kimery

美國國家儀器射頻通信部市場總監

當國際電信聯盟(ITU)公布5G主要目標時,3GPP也面臨著一大難題,即如何在頻譜資源有限的情況下擴展當前無線網絡的功能。 頻譜相當于帶寬,業界亟需更多的頻譜來提高數據速率以及滿足超出4G的特定用例需求。 遺憾的是,6 GHz以下可用的空閑頻譜資源非常少。 正因如此,3GPP早在標準制定之初就引入了將毫米波頻率用作移動接入頻譜的概念。

5G從一開始就與毫米波有著千絲萬縷的關系。毫米波頻譜的速率可達現有網絡的10倍甚至以上,從而為實現5G所需的數據速率提供了可能性。 對于很多人來說,這或許并不稀奇,但將毫米波頻譜接入到移動應用會帶來一系列的挑戰。 很多人可能會問,這些挑戰是否有經濟高效的解決方法? 早期的5G毫米波部署面向的是兩個特定用例:室內“熱點”和固定無線接入(FWA), 而并非LTE環境下的移動接入。

雖然毫米波前景廣闊,但若想成功應用,還需要進一步的努力。3GPP也在不斷研究其他頻率方案,為5G應用探尋更多的頻譜。 除了毫米波之外,3GPP啟動了NR-U研究項目來研究非授權頻譜。 在LTE或4G方面,3GPP使用非授權頻段來實現WiFi與LTE的共存,因此LTE用戶可以利用非授權的2.4 GHz或5 GHz頻段來輔助提升數據吞吐量。 LTE和WiFi在授權輔助接入(license assisted access,LAA)框架下可以共存,但目前尚不清楚有多少用戶采用這項技術。 3GPP的5G NR-U提案遠遠超越了原先的4G工作內容,此外,其他旨在進一步推動NR-U項目的計劃也已提出。

無獨有偶,聯邦通信委員會(FCC)發布了一份調查通知書,提議制定規則來研究5.925~7.125 GHz的6 GHz頻段是否屬于非授權頻段,并研究該頻段能否應用到5G。 該頻譜目前已得到有線電視運營商的應用,用于分配業務、雷達和專用微波通信鏈路。 該頻譜一旦指定為非授權頻譜,5G運營商和其他人就可以利用該頻譜來創建新的網絡或增強已部署的網絡。 將2.4 GHz 、5 GHz和目前的6 GHz相結合,可能會產生超過1 GHz的頻譜來滿足5G應用。

但是,面向5G網絡的非授權頻段并不是任取任用的。任何采用非授權頻譜的5G設備均須滿足以下所有技術要求:

  • 符合低功耗輻射要求,以抑制信號傳播和帶內干擾,進而限制覆蓋范圍。
  • 與現有用戶共享頻譜,以便使所有設備可以共存,但這會增加5G終端的技術復雜性。
  • 與當今的WiFi設備類似,利用DFS(動態頻率選擇)和TPC(傳輸功率控制)技術促進共存。
  • 可能采用LTE或4G共存技術,例如LBT(先聽后說),以實現與WiFi設備的共存。

對于較少使用該頻譜的用例,可以有策略地部署5G NR-U,創建可超越當前技術的專用5G NR網絡,實現3GPP的關鍵性能目標——更快的數據速率、更高的可靠性和更低的延遲,從而進一步擴展5G生態系統,雖然這可能僅發生在局部區域或者特定用例中。??

初看之下,NR-U增加了復雜性,迫使3GPP成員權衡其優勢、成本和潛在缺點; 而實際上,它擁有大量頻譜,而頻譜正是發揮5G潛力的關鍵。 如果3GPP能夠成功推進NR-U,那么一旦毫米波技術成熟,大量的非授權毫米波頻譜也將能夠得到有效利用。 NR-U只是3GPP R16及未來版本的其中一個研究項目,但卻可能會成為5G計劃的關鍵,并很有可能產生比最初預想更為重要的用途。

顯然,5G新空口(NR)采用了新的頻段和波束成形技術,具有更高的帶寬,這些特性給設計和測試帶來了嚴峻挑戰,亟需強大的工具來加速創新。

如需有關如何應對這些挑戰的更多信息,請訪問ni.com/5g

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