关于5G的频谱,看这一篇就够啦!

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什么是“空口”?“空口”就是空中接口,也就是终端(手机)和基站之间通信的接口。



和以往2G/3G/4G不同,5G的“空口”,有一个专门的名字,叫做5G NR


NR,就是New Radio,新无线接口。


学习5G“空口”(5G NR),必须先了解5G所使用的频谱。因为任何无线通信技术,都是基于电磁波,都有属于自己的频谱(工作)范围。而频谱(工作)范围,基本决定了这个无线技术的特性。


那么,5G工作在哪些频谱范围呢?


根据3GPP R15版本的定义,5G NR包括了两大频谱范围(Frequency Range,FR):


FR1:

• 从 450MHz 到 6000MHz

• 频段号从 1 到 255

• 通常指的是Sub-6Ghz(专家们经常嘴上说的“萨补六”)


FR2:

• 从 24250MHz 到 52600MHz

• 频段号从 257 到 511

• 通常指的是毫米波mmWave(尽管严格的讲毫米波频段大于30GHz)



对于FR1FR2整个频率范围,3GPP进一步进行了划分。


FR1:


FR2:


看到了吧,每个频段,都有一个频段号,是以“n”开头的。例如“n1、n2、……n260”。


大家现在用的手机,基本上都是4G LTE手机,一定会在手机包装盒或说明书上,看到类似这样的文字说明:


以iPhone 7 为例


这个,就是4G LTE对频段的划分方法,是以“B(Bands)”开头的频段号。


4G LTE的具体频段划分如下:


注意看仔细哟!4G的频段号和5G的频段号,并不是一致的对应关系。


比如,4G LTE的B42 (3.4-3.6 GHz)B43 (3.6-3.8 GHz) ,在5G NR里面,就变成了一个n78(3.4-3.8 GHz),被合并了。


而且,5G NR里面,n77还包括了n78呢!


为什么会这样呢?


有两个原因:


1 满足5G NR的大带宽需求


频率范围越大,相当于马路越宽,跑的车子就越多,当然传输速率越快。


2 满足全球运营商的独特需求


因为不同国家的运营商,在C波段的可用频率范围不同,所以n77干脆将这些范围全部包括进来,都算上。


备注:红色实心方块代表已确定可用,红色虚心方块代表有计划但未确定。


采用这种宽频方式定义频段,形成了少数几个全球统一频段,大大降低了终端(手机)支持全球漫游的复杂度。

也就是说,以后手机说明书会简洁多啦!


另外,请大家再仔细看看最开始的FR1那张图,是不是发现了什么不同?


看红色框框这几个频段,既不是FDD(频分双工),也不是TDD(时分双工),而是SDL和SUL。


SDL和SUL,是什么鬼?


它们是辅助频段(Supplementary Bands)。


举个例子,在空旷的广场上,甲乙两个人互相说话。请问,他们之间最大的说话距离,由谁决定?


显然是由嗓门较低的那个人决定。


如果甲的嗓门不够大,即使乙的嗓门再大,也不能正常沟通。因为乙听不见甲的声音。


移动通信也是这样的道理。决定基站覆盖范围大小的,主要是上行(也就是手机的发射功率)。


总不能把手机的发射功率变成和基站那么大吧?


如果手机不能把功率变得像基站那么大,那怎么才能让手机发射信号的传播距离更远呢?


嗯,聪明的你一定想到了,那就是让手机在更低的频段发射信号。


鲜枣课堂说了一万遍的话:频率越低,穿透性越强,传输距离越远。


以下图为例,下行使用3.5GHz,不变。上行在3.5GHz的基础上,使用1.8GHz的辅助频段(SUL),通过载波聚合或双连接的方式进行配合,从而补偿3.5GHz上行覆盖不足的缺陷。


华为提出的上下行解耦,和这个有很大的类似。


华为在英国伦敦与当地运营商EE进行了上下行解耦测试。

试验结果表明,采用了上下行解耦后,3.5GHz的覆盖半径提升了73%,在用户体验提升10倍的前提下达到了与1.8GHz的同覆盖。


最后,我们再来说说,哪些频段在5G到来时,会最先被使用。


主要有:n77、n78、n79、n28、n71。


n77和n78,即C-BAND,是目前全球最统一的5G NR频段。


n79,也可能用于5G NR,主要推动国家是中国、俄罗斯和日本。


n28,就是传说中的700MHz。由于其良好的覆盖性,同样是香饽饽,在WRC-15上已经确定该频段为全球移动通信的先锋候选频段,如果这段频段不能充分利用,实在是太可惜了。(我们的广电笑而不语。。。)


n71,就是600MHz,目前美国运营商T-Mobile已宣布用600MHz建5G。


关于毫米波频段,美国、日本和韩国正在试验5G 28GHz毫米波频段,初期要实现5G固定无线接入代替光纤入户的最后几百米。


不过,目前美日韩的28GHz并不在ITU WRC(世界无线电通信大会)考虑范围之内,尽管3GPP列入了这一频段(n257),但最终还需要ITU批准。


至于n258,研究称该频段可能会影响卫星通信系统,或将因为要考虑足够的保护频带而进行调整。


好啦,以上就是关于5G频谱的介绍。


谢谢大家的观看!


(本文部分节选自网优雇佣军)


引申阅读:一文看懂手机频段的那些事儿



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