引言： 2017年，Qorvo出版了第一版《5G 射频技术 For Dummies》。 这本书是通俗易懂的语言，帮助了业内许多人掌握了围绕5G技术的复杂概念。 以前，我们还撰写了3篇文章： 《科普丨重新认识 5G》、《科普丨了解 5G 核心实现技术》、《科普丨发现 5G 的不同之处》。
今天，我们将为大家介绍5G 3GPP的全球光谱。 “频谱”是指存在特定类型无线通信的射频范围。 由于不同的无线技术使用不同的频谱，所以彼此不干扰。 由于一种技术的光谱有限，光谱空间存在许多竞争，人们也在不断开发和加强新的高效使用光谱的方式。 本章介绍5G通信使用的第三代合作伙伴计划组织(3GPP )的全球频谱。
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介绍5G 3GPP的全局频谱
带宽越多，接收的数据量越多，速度越快。 带宽越高，下载大文件的时间越少。 因此，移动网络运营商和监管机构尽可能重建、获取或共享频谱资源。
频谱重建是一种将现有APP中使用的频谱迁移到新APP中的方法。 (例如： 2010年，移动网络运营商将2g APP中使用的频谱直接迁移到4g LTE APP中。
在释放频谱资源方面，尽管监管机构已经取得了很大进步，但还需要采取其他措施。 为了满足5G通信的众多用例和性能需求，必须在所有频率范围内提供频谱资源。 另外，运营商为了应对5G需要增加容量，带宽是提高数据速率的关键，所以运营商必须获取更多的宽带。
3GPP向世界各地分配IMT (国际移动电话)频带。 如第1章所述，3GPP是由移动系统制造商组成的集体项目合作伙伴组织。 近年来，3GPP通过重构和清理数字电视等现有服务，稳步增加了新的时分双工(TDD )和频分双工(FDD ) 3G和4G的带宽。
甚至在5G到来之前，4G LTE在很多方面改善了频谱效率。 随着高位调制技术的进步，如64和256正交调幅技术(QAM )、多输入多输出) MIMO )和波束成形技术的推出，每秒的峰值数据率被提升到了wxdlc。 另外，LTE运营商聚合技术为移动网络运营商增加了扩展带宽的选项。 也就是说，将多个20 MHz带宽的频率载波组合起来，提供最多140 MHz的可用频谱。 在美国，将非专利LAA、CBRS光谱和7成分载体CC )聚合后，可以实现140 MHz的聚合带宽。 5G更进一步，可以进一步加大分量载波的带宽。 7 GHz以下的FR1频带，可以实现100 MHz的带宽； 对于FR2频带的毫米波，可以实现400 MHz的带宽。 如果个人移动网络运营商拥有足够的频谱许可，5G可以通过FR2带宽聚合到800MHz的带宽。
5G频谱现在分为两个频带：
7 GHz以下的频带(FR1) )。
毫米波段(FR2 )。
图3-1显示的是分配给世界各国的7 GHz以下的光谱。
图3-1 :全世界5G 7 GHz以下频带的使用情况。
6 GHz以上时，在毫米波段容易发现100 MHz以上的连续带宽。 该带宽通常集中在24 GHz、28 GHz、39 GHz至80 GHz，5G允许的FR2信道带宽最大可达到400 MHz。
图3-2显示了世界上现有毫米波波段的可用性。 6 GHz以上的频谱资源更多，但这些频率的传播条件更复杂，基站与设备之间需要满足视距条件。 毫米波还需要高级定向波束形成和大规模MIMO天线以实时跟踪用户。
图3-2 :世界5G毫米波段的使用情况。
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识别光谱
5G的引进将是基于当前频谱资产的进化。 频带不同，技术性能也不同。 根据使用情况，有些频带比其他频带更合适。 主要可以用两种方法考虑5G。 带宽分配和带宽专利(无论是非专利带宽、专利带宽还是共享带宽)。
(一) 5G频带
5G波段分为三个明确的类别：
频率： 410 MHz至1 GHz。
虽然容量有限，但覆盖面积大，室内透过率高。
峰值数据率最高约为200 Mbps。
中间频率：1 GHz至7 GHz。
适合引进城市，增加容量。
峰值数据速率最高约为2 Gbps。
高频： 24 GHz到100 GHz (毫米波)。
虽然覆盖面积有限，但有可能达到极高的容量。
峰值数据率最高约为10 Gbps。
随着运营商和OEM制造商充实毫米波技术，7 GHz以下的频率技术在不久的将来将优先使用5G网络技术。 7 GHz以下的频率技术能够长距离传送高数据率，因此不仅适用于农村地区，也适用于城市地区(图3-3 )。
ge/S0ihk8lCgEBZon?from=pc">图 3-3：LTE-Advanced Pro 与 5G NR 生态系统。
毫米波等高频率频带最适合增强型移动宽带（eMBB）所需的短距离、低延时、超高容量传输。不过，我们在上文提到，这些高频率频带传输距离短，更容易因为天气或物体原因而产生信号损耗，并且室内穿透率有限。这种毫米波蜂窝站网络设计就像 4G 的小型蜂窝，因为二者拥有相似的频率范围和覆盖率。
中频频谱平衡了多项能力，在城镇和郊区环境下能够补充毫米波。中频频谱的传输距离更远、传播特性更好，因此除了人口稠密地区，中频频谱还能在其他地区提供 5G。另外，中频部署还有一个优势：运营商能够将中频能力添加到现有的 4G 蜂窝站区域，从而减少了在建筑物顶部或周边购买或租用空间产生的额外支出。
2 GHz 以下的低频提供优秀的覆盖率和移动性。对于低频用户，可以使用载波聚合技术扩大带宽。低频非常适合互动通信和大规模机器类通信（mMTC）。低频频谱也很适合室内穿透。
（二）频谱特许
下面，我们来看以下三种频谱分配方法：
非特许频谱：LTE-U、LAA、eLAA、Wi-Fi、蓝牙、C-V2X、DSRC、CBRS
特许频谱：拍卖的已清理频谱
共享频谱：需要授权才能共享接入的频谱
可用的非特许频谱数量很大，远超特许频谱。目前，非特许频谱主要被用于 Wi-Fi、点对点通信、传送或回传、读表及自动化。另外，国际上的非特许频谱还被预留给工业、科学和医疗应用。全世界的特许频谱都由原产国进行管理和管制；例如，美国联邦通信委员会（FCC）管理着美国的频谱。
非特许频谱的频带通常是共享频带。但是，为确保共享秩序，非特许频谱的使用存在一定限制。所有非特许频谱的用户都必须遵守相关规范，这些规范限制了允许的传输功率、辐射方向图、工作周期及接入程序，并确保在服务全体用户的同时减少干扰。共享 5 GHz 非特许频带的 LAA 和 Wi-Fi 就是其中一个例子。
（三）动态频谱共享
频谱共享是向 5G SA 迁移过程中的一个重要组成部分。动态频谱共享技术是促使移动网络运营商快速启用 5G 的“催化剂”。有了动态频谱共享技术，承运商能够在当前 4G LTE 使用的频带内启用 5G。动态频谱技术让现有的 LTE 运营商能够同时运营 5G NR 和 LTE。有了动态频谱共享技术，运营商不必为 4G LTE 或 5G 分割频谱，而是可以在这两种技术之间共享频谱。这让运营商能够智能化地、灵活地、快速地在现有 4G 网络范围内推出和增加 5G。动态频谱共享技术让 5G 和 4G LTE 能够同时在同一频带运行，它是一项改变游戏规则的技术。
来源：Qorvo半导体
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