非授權(quán)頻譜或?yàn)?G之關(guān)鍵

作者：James Kimery

美國(guó)國(guó)家儀器射頻通信部市場(chǎng)總監(jiān)

當(dāng)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）公布5G主要目標(biāo)時(shí)，3GPP也面臨著一大難題，即如何在頻譜資源有限的情況下擴(kuò)展當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的功能。 頻譜相當(dāng)于帶寬，業(yè)界亟需更多的頻譜來(lái)提高數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)制定之初就引入了將毫米波頻率用作移動(dòng)接入頻譜的概念。

5G從一開(kāi)始就與毫米波有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。毫米波頻譜的速率可達(dá)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的10倍甚至以上，從而為實(shí)現(xiàn)5G所需的數(shù)據(jù)速率提供了可能性。 對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，這或許并不稀奇，但將毫米波頻譜接入到移動(dòng)應(yīng)用會(huì)帶來(lái)一系列的挑戰(zhàn)。 很多人可能會(huì)問(wèn)，這些挑戰(zhàn)是否有經(jīng)濟(jì)高效的解決方法？ 早期的5G毫米波部署面向的是兩個(gè)特定用例：室內(nèi)“熱點(diǎn)”和固定無(wú)線接入（FWA）， 而并非LTE環(huán)境下的移動(dòng)接入。

雖然毫米波前景廣闊，但若想成功應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的努力。3GPP也在不斷研究其他頻率方案，為5G應(yīng)用探尋更多的頻譜。 除了毫米波之外，3GPP啟動(dòng)了NR-U研究項(xiàng)目來(lái)研究非授權(quán)頻譜。 在LTE或4G方面，3GPP使用非授權(quán)頻段來(lái)實(shí)現(xiàn)WiFi與LTE的共存，因此LTE用戶可以利用非授權(quán)的2.4 GHz或5 GHz頻段來(lái)輔助提升數(shù)據(jù)吞吐量。 LTE和WiFi在授權(quán)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(xiàng)技術(shù)。 3GPP的5G NR-U提案遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了原先的4G工作內(nèi)容，此外，其他旨在進(jìn)一步推動(dòng)NR-U項(xiàng)目的計(jì)劃也已提出。

無(wú)獨(dú)有偶，聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）發(fā)布了一份調(diào)查通知書(shū)，提議制定規(guī)則來(lái)研究5.925～7.125 GHz的6 GHz頻段是否屬于非授權(quán)頻段，并研究該頻段能否應(yīng)用到5G。 該頻譜目前已得到有線電視運(yùn)營(yíng)商的應(yīng)用，用于分配業(yè)務(wù)、雷達(dá)和專用微波通信鏈路。 該頻譜一旦指定為非授權(quán)頻譜，5G運(yùn)營(yíng)商和其他人就可以利用該頻譜來(lái)創(chuàng)建新的網(wǎng)絡(luò)或增強(qiáng)已部署的網(wǎng)絡(luò)。 將2.4 GHz 、5 GHz和目前的6 GHz相結(jié)合，可能會(huì)產(chǎn)生超過(guò)1 GHz的頻譜來(lái)滿足5G應(yīng)用。

但是，面向5G網(wǎng)絡(luò)的非授權(quán)頻段并不是任取任用的。任何采用非授權(quán)頻譜的5G設(shè)備均須滿足以下所有技術(shù)要求：

符合低功耗輻射要求，以抑制信號(hào)傳播和帶內(nèi)干擾，進(jìn)而限制覆蓋范圍。 與現(xiàn)有用戶共享頻譜，以便使所有設(shè)備可以共存，但這會(huì)增加5G終端的技術(shù)復(fù)雜性。 與當(dāng)今的WiFi設(shè)備類似，利用DFS（動(dòng)態(tài)頻率選擇）和TPC（傳輸功率控制）技術(shù)促進(jìn)共存。 可能采用LTE或4G共存技術(shù)，例如LBT（先聽(tīng)后說(shuō)），以實(shí)現(xiàn)與WiFi設(shè)備的共存。

對(duì)于較少使用該頻譜的用例，可以有策略地部署5G NR-U，創(chuàng)建可超越當(dāng)前技術(shù)的專用5G NR網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)3GPP的關(guān)鍵性能目標(biāo)——更快的數(shù)據(jù)速率、更高的可靠性和更低的延遲，從而進(jìn)一步擴(kuò)展5G生態(tài)系統(tǒng)，雖然這可能僅發(fā)生在局部區(qū)域或者特定用例中。

初看之下，NR-U增加了復(fù)雜性，迫使3GPP成員權(quán)衡其優(yōu)勢(shì)、成本和潛在缺點(diǎn)； 而實(shí)際上，它擁有大量頻譜，而頻譜正是發(fā)揮5G潛力的關(guān)鍵。 如果3GPP能夠成功推進(jìn)NR-U，那么一旦毫米波技術(shù)成熟，大量的非授權(quán)毫米波頻譜也將能夠得到有效利用。 NR-U只是3GPP R16及未來(lái)版本的其中一個(gè)研究項(xiàng)目，但卻可能會(huì)成為5G計(jì)劃的關(guān)鍵，并很有可能產(chǎn)生比最初預(yù)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(shù)，具有更高的帶寬，這些特性給設(shè)計(jì)和測(cè)試帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，亟需強(qiáng)大的工具來(lái)加速創(chuàng)新。