无线频谱资源分配在5G网络中的进展分析

柯荣(广东省电信规划设计院有限公司，广东广州，510630)

无线频谱资源分配在5G网络中的进展分析

柯荣
(广东省电信规划设计院有限公司，广东广州，510630)

随着现代网络技术的高速发展，现代移动通信的触角已经开始逐步延伸到5G时代，无线频谱也相应的得到了更深层次的应用和发展，尤其是在资源分配方面。由于频谱资源分配受多种因素的影响，因此在实际运用过程中必须对其做进一步的研究。对此，本文将系统的分析和探讨无线频谱资源分配在5G网络中的发展。

无线频谱；5G网络；频谱资源分配

0 前言

5G是第五代移动电话行动通信标准的简称，也叫做第五代移动通信技术。它是继4G之后的最新一代移动通信技术，目前受到广大网络通信研究人员的高度关注，它将更多的人、物、数据与互联网技术紧密的连接起来，能够对人类通信水平的提高起到很大的推动作用。在5G网络发展过程中，无线频谱是其发展的关键一环，尤其是频谱分布更是至关重要。当前，网络技术人员主要研究的频段大多集中在6GHz以下频段，逐步发展的5G将在这一频段内尽可能的实现用户与设备的连接最大化[1]。然而在实际运用过程中，由于日益增加的网络用户需求，网络频谱只有达到300MHz以上且连接不中断才能满足5G网络的发展需求，而6GHz以下频段的频谱在很大程度上已经无法，所以必须寻求6GHz以上的无线频谱并做好其资源分配工作。

1 影响频谱资源分配的因素

1.1 应用场景的不同

目前，由于5G网络发展的逐步深入，其应用场景也在不断的增多和完善。对此，ITU-R确定了3个主要应用场景，分别为增强型移动宽带、超高和低延迟通信以及大规模机器类通信，由于这些应用场景都需要高水平的网络技术，因此对于5G网络的无线频谱的分配要求就更加严格。具体来说，这些分配需求可以通过对4G移动通信技术的无线频谱进行改善和发展，再利用5G移动网络来加以增强用户体验效果来实现，所以不同的应用场景对于频谱资源分配的选择是有很大差异的。

以上三种特殊的应用场景在无线接入的空口设计以及无线频谱的物理频宽方面都有着不同程度的影响。其中，在物理频宽方面，UWB载波拥有巨大的无线传输速率，它能够使移动通信接入网络时的传输速率达到Gbit/s的层次。在频谱资源类型方面，主要涉及社会公共安全领域，这是由于该领域需要超强的无线电波来穿透各种障碍物，从而更好地实现无线网络的全面覆盖[2]。

1.2 现场部署环境的差异性

频谱资源分配不仅与应用场景有巨大的关联，也与现场的部署环境具有很大的联系。具体表现在很多方面，比如在相邻频段运行的无线系统对于蜂窝移动通信的正常运行和工作会产生巨大的影响，因为各类无线频段如果过于接近，那么会对无线网络的正常运作造成巨大的干扰，主要体现在无线频谱的带宽总量上。除此之外，大量网络通信运营商的高密度网络操作也对无线频谱的资源分配造成了很大的影响，这些运营商由于过密的无线网络操作，在很大程度上会导致无线频谱资源交叉，进而降低了网络接入性能[3]。对此，各运营商应该保证充足的频谱资源，避免因资源交叉而影响整体的频谱资源分配。

2 高、低频段分配频谱资源的方式

2.1 低频段分配频谱资源的方式

5G技术的应用场景很广，但其对于不同的应用场景却有着不同的性能和底层频谱要求，所以在选择5G通信技术的物理工作频段时应充分考虑其具体应用场景和业务类型。目前来说，原来的无线频谱资源都已经实现了固定分配，并处于授权型频段内，为了使已用的技术与特性能够得到进一步的发挥，因此业界在低频段内部署5G移动通信系统大多都是利用了4G网络的后续演进系统。但是，为了更好的实现商业化，仅仅依靠原先已被固定的无线频谱资源是不够的，换句话说，为了适应移动宽带网络中日益增长的数据流量和视频流量需求，5G技术中的无线频谱资源应该被注入新的血液。从现阶段而言，现有移动宽带网络的可用性及系统容量的扩展仍可使用位于6GHz以下物理频段内的无线频谱资源。

2.2 高频段分配频谱资源的方式

6GHz以上的高频段信号的特点是指向性强、流量密度高，这样一来，其他类型的应用对短距离传输的超高数据吞吐量的要求就能够得到充分的满足，因此，当前的主要任务是将移动宽带接入服务的频谱资源扩展到6GHz。但是，因为无线电波的穿透损耗与散射损耗会随着频率值的增大而增加，为了弥补这些损耗，我们应重点考虑根据不同物理频段的特性来合理分配6-100GHz之间的频段。

3 各个国家对5G授权频段分配的进展分析

近几年，各个国家都加大了对5G授权频段分配的研究力度，并取得了一些成效。例如某些国家针对业务类型的不同，制定出了无线频谱资源的使用规范，同时为防止带内/外干扰建立了相应的技术规范；而也有些国家或地区也强制规定了一些特定的技术，而这些技术中大多是用于提供移动通信及宽带数据接入服务的，并且频谱资源是其专用的物理频段。

我国也在逐步研究5G频谱的需求预测、候选频段的选取等问题，到目前为止，5G面向2030年的频谱需求总量估算、6—100GHz高频段候选频段的优先级研究等工作已经完成。在WRC—15会上，新增了一个5G全球统一频率是1427—1518GHz，而这项工作也是由我国率先完成的，遗憾的是我国在高频段方面还没有较大的突破。

将5G网络可用频谱进行具体分配的国家是美国，主要划分了4个新的毫米波段，如下图所示。划分这一频段的主要机构为FCC，除此之外，该机构还平衡了无线宽带与政府所使用频谱之间的关系，同时也将频谱接入方式根据不同的使用场景需求进行了划分，使其能够最大程度的满足各种无线网络需求。

图1 用频谱分配5G网络

[1]陈亮,杨奇. 5G网络中无线频谱资源分配的进展分析[J].光通信研究, 2016(6):68-71.

[2]陈劼,李少谦,廖楚林.认知无线电网络中基于需求的频谱资源分配算法研究[J].计算机应用,2008,28(9):2188-2191. [3]黄川,梁步林,许力,等.认知无线电网络中基于动态信誉机制的频谱分配策略研究[J]. 信号处理,2014(11):1339-1344.

Analysis of wireless spectrum resource allocation in 5G networks

Ke Rong
（Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong,510630）

With the rapid development of modern network technology, Modern mobile communications have begun to gradually extend to the 5G era, wireless spectrum has also been a deeper level of application and development, especially in the distribution of resources. Because the allocation of spectrum resources is affected by many factors, it is necessary to do further research in the process of practical application. In this regard, this paper will systematically analyze and discuss the development of wireless spectrum resource allocation in 5G network.

Wireless spectrum；5G Network；Spectrum resource allocation