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5G毫米波频段的发展现状分析

2019年11月28日 10:47 次阅读

从2020年到2034年,在15年的时间里,对毫米波频谱资源的利用有望推动全球GDP增长5650亿美元。”全球移动通信系统协会(GSMA)首席监管官 John Giusti在为2019年世界无线电通信大会(WRC-19)撰文时,描绘了5G毫米波业务发展广阔的前景。

毫米波,即波长在1到10毫米之间的电磁波,通常对应的是30GHz至300GHz之间的无线电频谱。这部分频谱拥有连续可用的超大带宽,可以满足5G系统对超大容量和极高速率的传输需求。

在中低频段(6GHz以下)好用的频谱资源部分地区释放较为困难的情况下,毫米波频段成为支撑和保障5G热点应用长期发展的一片新大陆。WRC-19大会专设的1.13议题,就是为了充分发掘这片新大陆,在24.25GHz~86GHz频段范围的若干个候选频段中为5G寻找新增频段。然而,在24.25GHz~86GHz频段范围内,还存在着卫星通信、地球资源和气候变化监测以及射电天文学等多种无线电业务。为此,该议题的任务还包括在开展兼容性研究的基础上,修改相关国际规则或制定保护措施,避免5G业务与上述无线电业务之间发生干扰,创建和谐共存、共同发展的无线业务生态系统。

无论是5G毫米波频段的确定,还是国际规则的修改,乃至保护措施的制定,其结果将对数万亿美元的信息通信技术产业产生深远影响。因此,在WRC-19大会上,5G毫米波议题是世界各国以及国际组织关注的重中之重,也成为他们相互博弈的主要战场。

经过大会第一周数场专题会议的交流、讨论及磋商,与会各方围绕议题的观点碰撞日趋白热化,对26GHz频段(24.25GHz~27.5GHz)、40GHz频段(37GHz~43.5GHz)以及66GHz~71GHz频段全部或着部分标识IMT基本形成共识,但争论的焦点主要集中在这三个频段的使用条件上。

5G毫米波频段的发展现状分析

26GHz频段:带外射频限值是宽还是严?

“在十多个候选频段中,26GHz频段(24.25GHz~27.5GHz)具有频点低、带宽大、设备实现难度相对较小等优点,是全球5G产业极力争取的‘香饽饽’。”中国代表团5G毫米波议题主要负责人、国家无线电监测中心王坦博士介绍说。目前,全球已经就24.25GHz~27.5GHz标识为全球统一的5G频段达成共识,但由于该频段与卫星地球探测业务(无源业务)相邻,有可能对他造成干扰,所以业界希望通过技术手段降低干扰的可能性。“制定全球统一的5G基站带外无用射频限值,是降低5G系统干扰可能性的重要技术手段,也是WRC-19 5G毫米波议题的一项重要任务。”王坦说。

23.6GHz~24GHz是全球卫星地球观测的一个独特频段,比如美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的联合极地卫星系统和欧洲气象业务卫星在该频段上收集大气层中水蒸气分子数据,并据此提供一周的天气预报,也为预测飓风强度及其登陆地点提供重要的信息。一些气象学家担心,5G相关干扰会影响水蒸气数据采集,使天气预报的精确度下降,对国防、渔业、农业乃至公共安全造成不利影响。

“这是一个集总干扰场景,卫星系统部署在天上,也就是说只有全球大规模部署5G基站后,才能验证其对卫星系统产生的实质影响。”王坦表示,目前难以像地面台站一样进行少量台站之间的干扰试验,只能通过理论仿真计算出5G基站带外无用射频限值。由于计算方法不同,研究结果也不相同,再加上各国相关产业发展战略存在差异,因此各国在5G基站带外无用射频限值上存在较大分歧。

“限值越大,意味着越宽松。限值越小,表示技术指标越严格。”王坦解释说。为了最大程度降低5G毫米波器件研发难度,美国在提交大会的文稿中对带外无用射频限值的制定上比较宽松,为-28 dBW/200MHz。俄罗斯在提交大会的文稿中对带外无用射频限值最是苛刻,为-49 dBW/200MHz,并提供了部分试验数据作支撑。以法国为代表的欧洲国家在充分考虑到保护欧洲气象业务前提下提出的限值相对较严。非洲和阿拉伯地区由于气象卫星产业话语权相对薄弱,在限值的取值上也相对宽松。

我国通过大量细致的研究结论表明,基于ITU-R建议的基础假设、仿真条件,需要对现有IMT基站以及终端的带外指标进行适当加严;但考虑到IMT天线在紧邻频仍存在一定程度上的波束赋形效果,最终的邻频带外指标的加严值可以适量减少。

王坦指出,“不要小看这个小小的限值,限值越严意味着设备器件研发投入的增加,组网成本的提升,频率保护带增加,从而关系到整个5G产业的发展。”同时,限值越宽松会对邻频气象业务带来干扰隐患。一边是关系产业利益,一边关系人类观测自然,如何达成共识是一个难题。

此外,26GHz频段还存在另一个重要分歧,就是为了保护带内卫星固定业务和卫星间业务,可能需要对5G基站部署和带内射频指标做出限定。目前大会还未针对该部分展开详细讨论。

40GHz频段:全频段标识还是部分频段明确?

40GHz频段(37 GHz~43.5GHz)同样是世界各国重点关注的IMT潜在频段。其实,这部分频谱被细分为三个连续的频段,分别是37 GHz~40.5 GHz、40.5 GHz~42.5 GHz,42.5 GHz~43.5 GHz。与26GHz频段的技术性分歧不同,大会各方围绕40GHz频段争论的焦点在于,是把三个频段都标识用于IMT,还是只明确其中的一段?

有的国家坚持将该频段6.5G带宽的频谱资源全部标识用于IMT,各国可以自己选择全部或某个频段用于5G。还有一部分国家认为可以标识其中一段频率,但具体标识哪一段也存在分歧。一种观点是标识40.5GHz~43.5GHz用于IMT,另一种观点则认为40.5GHz~42.5GHz可以标识用于IMT。

在40GHz频段范围内,还分布着卫星固定业务、卫星移动业务、卫星地球探测、卫星广播业务、无线电定位业务、射电天文、空间研究等多种无线电业务。“我们国家的观点是标识40.5GHz~43.5 GHz用于IMT。”王坦表示,“中国希望空间和地面产业均衡发展,在促进5G发展的同时,给卫星产业发展空间以及保护其他无线电业务正常运转同样重要。”

66GHz~71GHz:给IMT还是给无线局域网?

按照国际电信联盟的《无线电规则》,在66GHz~71GHz频段上,已经有移动业务为主要划分,但是目前全球还未就该频段是否用于5G达成共识。

在WRC-19大会上,一些国家坚持反对将66GHz~71GHz标识用于IMT。为了支持无线局域网的发展,有的国家在国内已经以频率非许可管理的模式将64GHz~71GHz频段规划给了宽带无线通信系统使用。另外一些国家则保持技术中立的态度,认为可以将该频段标识用于5G,但具体到各国内部划分频率时可以自由选择将该频段用于5G或者无线局域网。

“其实,5G和无线电局域网是两种不同的技术,经验表明二者的使用场景比较接近,可能难以同频共用。”王坦解释道,“为了进一步加快5G产业发展步伐,我国认为应将66GHz~71GHz频段标识用于5G,且现阶段并不考虑与无线局域网技术共用的问题,以给全球5G产业释放足够的信号。”

可以预见,在接下来的时间里,世界各国和区域组织还将围绕5G毫米波议题展开拉锯战。“我国代表团将按照既定预案,会上充分表达观点,会下积极展开交流,尽最大努力争取理解和支持,维护我国在毫米波议题的频谱权益。”王坦说。

“从2020年到2034年,在15年的时间里,对毫米波频谱资源的利用有望推动全球GDP增长5650亿美元。”全球移动通信系统协会(GSMA)首席监管官 John GiusTI在为2019年世界无线电通信大会(WRC-19)撰文时,描绘了5G毫米波业务发展广阔的前景。

毫米波,即波长在1到10毫米之间的电磁波,通常对应的是30GHz至300GHz之间的无线电频谱。这部分频谱拥有连续可用的超大带宽,可以满足5G系统对超大容量和极高速率的传输需求。

在中低频段(6GHz以下)好用的频谱资源部分地区释放较为困难的情况下,毫米波频段成为支撑和保障5G热点应用长期发展的一片新大陆。WRC-19大会专设的1.13议题,就是为了充分发掘这片新大陆,在24.25GHz~86GHz频段范围的若干个候选频段中为5G寻找新增频段。然而,在24.25GHz~86GHz频段范围内,还存在着卫星通信、地球资源和气候变化监测以及射电天文学等多种无线电业务。为此,该议题的任务还包括在开展兼容性研究的基础上,修改相关国际规则或制定保护措施,避免5G业务与上述无线电业务之间发生干扰,创建和谐共存、共同发展的无线业务生态系统。

无论是5G毫米波频段的确定,还是国际规则的修改,乃至保护措施的制定,其结果将对数万亿美元的信息通信技术产业产生深远影响。因此,在WRC-19大会上,5G毫米波议题是世界各国以及国际组织关注的重中之重,也成为他们相互博弈的主要战场。

经过大会第一周数场专题会议的交流、讨论及磋商,与会各方围绕议题的观点碰撞日趋白热化,对26GHz频段(24.25GHz~27.5GHz)、40GHz频段(37GHz~43.5GHz)以及66GHz~71GHz频段全部或着部分标识IMT基本形成共识,但争论的焦点主要集中在这三个频段的使用条件上。

26GHz频段:带外射频限值是宽还是严?

“在十多个候选频段中,26GHz频段(24.25GHz~27.5GHz)具有频点低、带宽大、设备实现难度相对较小等优点,是全球5G产业极力争取的‘香饽饽’。”中国代表团5G毫米波议题主要负责人、国家无线电监测中心王坦博士介绍说。目前,全球已经就24.25GHz~27.5GHz标识为全球统一的5G频段达成共识,但由于该频段与卫星地球探测业务(无源业务)相邻,有可能对他造成干扰,所以业界希望通过技术手段降低干扰的可能性。“制定全球统一的5G基站带外无用射频限值,是降低5G系统干扰可能性的重要技术手段,也是WRC-19 5G毫米波议题的一项重要任务。”王坦说。

23.6GHz~24GHz是全球卫星地球观测的一个独特频段,比如美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的联合极地卫星系统和欧洲气象业务卫星在该频段上收集大气层中水蒸气分子数据,并据此提供一周的天气预报,也为预测飓风强度及其登陆地点提供重要的信息。一些气象学家担心,5G相关干扰会影响水蒸气数据采集,使天气预报的精确度下降,对国防、渔业、农业乃至公共安全造成不利影响。

“这是一个集总干扰场景,卫星系统部署在天上,也就是说只有全球大规模部署5G基站后,才能验证其对卫星系统产生的实质影响。”王坦表示,目前难以像地面台站一样进行少量台站之间的干扰试验,只能通过理论仿真计算出5G基站带外无用射频限值。由于计算方法不同,研究结果也不相同,再加上各国相关产业发展战略存在差异,因此各国在5G基站带外无用射频限值上存在较大分歧。

“限值越大,意味着越宽松。限值越小,表示技术指标越严格。”王坦解释说。为了最大程度降低5G毫米波器件研发难度,美国在提交大会的文稿中对带外无用射频限值的制定上比较宽松,为-28 dBW/200MHz。俄罗斯在提交大会的文稿中对带外无用射频限值最是苛刻,为-49 dBW/200MHz,并提供了部分试验数据作支撑。以法国为代表的欧洲国家在充分考虑到保护欧洲气象业务前提下提出的限值相对较严。非洲和阿拉伯地区由于气象卫星产业话语权相对薄弱,在限值的取值上也相对宽松。

我国通过大量细致的研究结论表明,基于ITU-R建议的基础假设、仿真条件,需要对现有IMT基站以及终端的带外指标进行适当加严;但考虑到IMT天线在紧邻频仍存在一定程度上的波束赋形效果,最终的邻频带外指标的加严值可以适量减少。

王坦指出,“不要小看这个小小的限值,限值越严意味着设备器件研发投入的增加,组网成本的提升,频率保护带增加,从而关系到整个5G产业的发展。”同时,限值越宽松会对邻频气象业务带来干扰隐患。一边是关系产业利益,一边关系人类观测自然,如何达成共识是一个难题。

此外,26GHz频段还存在另一个重要分歧,就是为了保护带内卫星固定业务和卫星间业务,可能需要对5G基站部署和带内射频指标做出限定。目前大会还未针对该部分展开详细讨论。

40GHz频段:全频段标识还是部分频段明确?

40GHz频段(37 GHz~43.5GHz)同样是世界各国重点关注的IMT潜在频段。其实,这部分频谱被细分为三个连续的频段,分别是37 GHz~40.5 GHz、40.5 GHz~42.5 GHz,42.5 GHz~43.5 GHz。与26GHz频段的技术性分歧不同,大会各方围绕40GHz频段争论的焦点在于,是把三个频段都标识用于IMT,还是只明确其中的一段?

有的国家坚持将该频段6.5G带宽的频谱资源全部标识用于IMT,各国可以自己选择全部或某个频段用于5G。还有一部分国家认为可以标识其中一段频率,但具体标识哪一段也存在分歧。一种观点是标识40.5GHz~43.5GHz用于IMT,另一种观点则认为40.5GHz~42.5GHz可以标识用于IMT。

在40GHz频段范围内,还分布着卫星固定业务、卫星移动业务、卫星地球探测、卫星广播业务、无线电定位业务、射电天文、空间研究等多种无线电业务。“我们国家的观点是标识40.5GHz~43.5 GHz用于IMT。”王坦表示,“中国希望空间和地面产业均衡发展,在促进5G发展的同时,给卫星产业发展空间以及保护其他无线电业务正常运转同样重要。”

66GHz~71GHz:给IMT还是给无线局域网?

按照国际电信联盟的《无线电规则》,在66GHz~71GHz频段上,已经有移动业务为主要划分,但是目前全球还未就该频段是否用于5G达成共识。

在WRC-19大会上,一些国家坚持反对将66GHz~71GHz标识用于IMT。为了支持无线局域网的发展,有的国家在国内已经以频率非许可管理的模式将64GHz~71GHz频段规划给了宽带无线通信系统使用。另外一些国家则保持技术中立的态度,认为可以将该频段标识用于5G,但具体到各国内部划分频率时可以自由选择将该频段用于5G或者无线局域网。

“其实,5G和无线电局域网是两种不同的技术,经验表明二者的使用场景比较接近,可能难以同频共用。”王坦解释道,“为了进一步加快5G产业发展步伐,我国认为应将66GHz~71GHz频段标识用于5G,且现阶段并不考虑与无线局域网技术共用的问题,以给全球5G产业释放足够的信号。”

可以预见,在接下来的时间里,世界各国和区域组织还将围绕5G毫米波议题展开拉锯战。“我国代表团将按照既定预案,会上充分表达观点,会下积极展开交流,尽最大努力争取理解和支持,维护我国在毫米波议题的频谱权益。”
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在2019年PT展上,中国铁塔梳理了其发展历程和成果,5年共建共享发展之路尽在眼前。在展台,与会者或....
发表于 2019-10-31 09:51 160次阅读
中国铁塔在推进5G过程中的重大项目实践和产品创新...

工信部下一步将推动我国通信技术与实体经济深度融合

张峰:新中国成立70年来,我国通信业从无到有、从小到大、从弱到强,实现了超常规、跨越式发展,由最初制....
发表于 2019-10-30 08:34 140次阅读
工信部下一步将推动我国通信技术与实体经济深度融合

大唐移动携最新5G成果及应用正式亮相2019中国...

中国信科集团旗下大唐移动作为移动通信国际标准的主要提出者之一,以“聚焦5G标准,做全球无线通信领域领....
发表于 2019-10-29 09:07 396次阅读
大唐移动携最新5G成果及应用正式亮相2019中国...

我国移动通信行业发展的重要意义是什么

回顾通信业70年发展历程,他表示,我国通信行业凝心聚力,紧抓历史机遇,坚持创新发展,取得了举世瞩目的....
发表于 2019-10-29 08:35 539次阅读
我国移动通信行业发展的重要意义是什么

北京今年年底5G基站建设将超1.4万个到2020...

北京在5G移动通信发展方面,具有通信基础设施完善、创新人才聚集、研发实力强、产业链相对完整且各关键环....
发表于 2019-10-28 09:15 197次阅读
北京今年年底5G基站建设将超1.4万个到2020...

3GPP组织对5G技术的演进有何意义

进入到3G时代,3GPP的第一个工作便是确立3G标准。不过,在Johan看来,3G本身的标准不是真正....
发表于 2019-10-28 08:51 264次阅读
3GPP组织对5G技术的演进有何意义

运营商在5G网络建设过程中如何才能获取更好的5G...

根据三大运营商公布的5G基站建设规划显示,今年预计建设的基站总数将达到13万个以上。国外5G网络建设....
发表于 2019-10-27 09:21 186次阅读
运营商在5G网络建设过程中如何才能获取更好的5G...

2019年前三季度,三大运营商移动用户总数达15...

电信业务收入与去年持平。前三季度,电信业务收入累计完成9914亿元,同比持平,9月当月完成1034亿....
发表于 2019-10-26 11:26 1186次阅读
2019年前三季度,三大运营商移动用户总数达15...

美国政府对华为的打压反而削弱了美国公司的销售规模

因为美国公司过去三十年来与华为一直良好合作,“华为怎么突然不用他们的芯片了呢?当美国政府对华为实行断....
发表于 2019-10-25 08:35 283次阅读
美国政府对华为的打压反而削弱了美国公司的销售规模

工信部正式发布了2019年前三季度通信业经济运行...

电信业务收入与去年持平。前三季度,电信业务收入累计完成9914亿元,同比持平,9月当月完成1034亿....
发表于 2019-10-25 08:35 194次阅读
工信部正式发布了2019年前三季度通信业经济运行...

乌镇峰会5G“论道”,促进全球5G技术和产业持续...

10月24日消息,10月21日下午,由工业和信息化部主办、中国互联网络信息中心(CNNIC)担任联络....
发表于 2019-10-24 15:47 739次阅读
乌镇峰会5G“论道”,促进全球5G技术和产业持续...

中国联通已成功实现了利用5G网络测控无人机在上海...

无人机应用市场是一片广阔的“蓝海”市场,拥有巨大的商业机会;发展低空物联网技术恰好能够解决无人机行业....
发表于 2019-10-24 08:36 132次阅读
中国联通已成功实现了利用5G网络测控无人机在上海...

搜狐公司CEO张朝阳表示5G基站辐射很小对人体没...

“邬院士讲了一个概念,5G基站更密集,每个基站发射功率更低,同时,手机离基站近的时候,功率不用很大,....
发表于 2019-10-23 09:11 162次阅读
搜狐公司CEO张朝阳表示5G基站辐射很小对人体没...

5G承载光模块第二次测评项目已正式完成

第五代移动通信(5G)技术已经开启商用化进程,为承载技术创新发展提供了契机,更高速率、长距离、宽温度....
发表于 2019-10-23 08:51 252次阅读
5G承载光模块第二次测评项目已正式完成

我国5G商用已经正式启动未来将面临多网并存的局面

闻库司长指出,中国5G的商用列车已经正式启动,目前,我们国家的移动通信是2、3、4、5四代同堂。随着....
发表于 2019-10-23 08:35 87次阅读
我国5G商用已经正式启动未来将面临多网并存的局面

Palm手机正式入网工信部,搭载高通骁龙435处...

去年10月,惠州TCL移动通信公司在美国发布了一款名为Palm的手机,售价为349.99美元,约合人....
发表于 2019-10-21 16:14 889次阅读
Palm手机正式入网工信部,搭载高通骁龙435处...

5G技术在科技创新的趋势发展下,正在推动行业变革

2019年被认为是5G“商用元年”,6月,工信部为三大移动通信运营商正式发放5G商用牌照。接着,中国....
发表于 2019-10-21 14:23 866次阅读
5G技术在科技创新的趋势发展下,正在推动行业变革

移动通信设备测试

Pulsed battery drain currents, regulated charge currents, and remote DUT fixtures, dictate the need for sp...
发表于 2019-10-21 11:42 137次阅读
移动通信设备测试

智能天线射频前端电路该怎么设计?

        随着移动通信事业在全球范围内的迅猛发展,我国的移动通信总用户已经跃居世界...
发表于 2019-09-25 08:12 135次阅读
智能天线射频前端电路该怎么设计?

什么是双内核嵌入式处理器OMAP5910?在3G的多媒体中有哪些应用?

OMAP(Open Multimedia Applications  Platform)是美国德州仪器公司(TI)推出的专门为支持第三代(3...
发表于 2019-09-19 07:34 119次阅读
什么是双内核嵌入式处理器OMAP5910?在3G的多媒体中有哪些应用?

66111A,66311A,66311B,66311D,66309B,66309D移动通信直流电源服务手册

This manual contains information for troubleshooting and repairing Keysight 66111A, 66311A, 66311B, 66311...
发表于 2019-09-16 06:56 135次阅读
66111A,66311A,66311B,66311D,66309B,66309D移动通信直流电源服务手册

5G知识你了解多少?

在过去的几年中,研究人员一直在努力探索新概念和新技术来回答“什么是5G”。3GPP制定了一个5G时间表,这一时间表...
发表于 2019-09-04 07:02 285次阅读
5G知识你了解多少?

基于FPGA的可配置判决反馈均衡器该怎么设计?

在移动通信和高速无线数据通信中,多径效应和信道带宽的有限性以及信道特性的不完善性导致数据传输时不可避免的产生码...
发表于 2019-08-28 06:07 139次阅读
基于FPGA的可配置判决反馈均衡器该怎么设计?

什么是4G微波传输解决方案?

2013年12月4日,工信部向中国移动、中国联通、中国电信颁发TD-LTE(4G)经营许可之后,中国移动通信市场在2014年进...
发表于 2019-08-19 08:28 442次阅读
什么是4G微波传输解决方案?

第五代移动通信系统正朝哪个方向发展?

各类新型业务的兴起以及用户规模的迅猛发展,推动着移动通信系统的持续演进与革新。在十年一轮回的移动通信系统发展历...
发表于 2019-08-19 08:23 383次阅读
第五代移动通信系统正朝哪个方向发展?

移动通信发展与天线技术有哪些创新?

随着移动互联网的持续发展以及物联网的高速增长,移动宽带技术不断向前演进。移动宽带技术的发展刺激了MBB流量的激...
发表于 2019-08-16 06:21 112次阅读
移动通信发展与天线技术有哪些创新?