关于5G频段划分

白色记忆曲线

5G应用市场先容课程作业

一、调研全球各大运营商拥有的5G频段及其典型特点？

中国      

电信：3.4-3.5GHz

              联通：3.5-3.6GHz

              移动：2.515-2.675GHz，4.8-4.9GHz

日本      

NTT Docomo：28GHz频段（400MHz），4.5GHz频段（100MHz），3.7GHz频段（100MHz）

              KDDI：28GHz频段（400MHz），3.7GHz频段（100MHz）

              Softbank：28GHz频段（400MHz），3.7GHz频段（100MHz）

              Rakuten：28GHz频段（400MHz），3.7GHz频段（100MHz）

图1  日本电信频谱使用

美国      

Verizon：28GHz毫米波频段，Verizon 5G Home服务采用28GHz毫米波频段，载波带宽为400MHz，峰值速率可达1Gbps，其向用户承诺的下载速率为300Mbps，覆盖距离最高可达1000米。

AT&T：AT&T的5G+采用的39GHz毫米波频段，拥有375MHz带宽的毫米波频谱，但目前5G+的载波带宽仅为100MHz，以及采用的是2x2 MIMO技术。

T-moblie（+Sprint）：Sprint拥有2.5GHz中频段，T-Mobile拥有600MHz低频段和毫米波高频段，两家运营商合并后，可利用低、中、高频段三层组网，600MHz做覆盖层，2.5GHz做容量层，毫米波做高容量层（热点），既做广了网络覆盖，又做厚了网络容量。

韩国

              SK：3.6GHz-3.7GHz（100MHz），28.1GHz-28.9GHz频段（800MHz）

              KT：3.5GHz-3.6GHz频段（100MHz）和26.5GHz-27.3GHz频段（800MHz）

LG Uplus：3.42GHz-3.5GHz频段（80MHz），27.3GHz-28.1GHz频段（800MHz）

瑞士

              Sunrise等三家运营商：3.5GHz-3.8GHz      

  等等。。。

频谱分配建议：

在2GHz以下，用于广域覆盖和室内场景覆盖；而在2-6GHz（C-Band）用以作为主频谱使用，兼顾覆盖和数据传输；在6GHz以上，用于处理特殊场景，用作超快数据传输

图2  全球5G中 C-Band划分

图3  全球5G中6GHz以上频段划分

图4  全球各国频谱可用性

二、自学5G帧结构，并调研全球各大运营商选择的帧结构及其特点？

5G NR(New Radio)的物理层相对于4G来说，5G最大的特点是支撑灵活的帧结构。5G要支撑更多的应用场景，其中，超高可靠低时延（URLLC）是未来5G的关键服务，需要比LTE时隙更短的帧结构。对于这种帧结构具有以下的特点。

1、Numerology

5G的一大新特点是多个参数集（Numerology），其可混合和同时使用。Numerology由子载波间隔（subcarrier spacing）和循环前缀（cyclic prefix）定义。

在LTE/LTE-A中，子载波间隔是固定的15kHz，5G NR定义的最基本的子载波间隔也是15kHz，但可灵活可扩展。

所谓可灵活扩展，即NR的子载波间隔设为15*(2^m) kHz，m ∈ {-2, 0, 1, ..., 5}，也就是说子载波间隔可以设为3.75kHz、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz...（如下表）：

图5  灵活的子载波间隔设置

2、帧结构

对于5G帧结构，由固定结构和灵活结构两部分组成。

图6  5G基本帧结构示意图

如上图，与LTE相同，无线帧和子帧的长度固定，从而允许更好的保持LTE与NR间共存。这样的固定结构，利于LTE和NR共同部署模式下时隙与帧结构同步，简化小区搜索和频率测量。不同的是，5G NR定义了灵活的子构架，时隙和字符长度可根据子载波间隔灵活定义。

3、Mini-Slots

5G定义了一种子时隙构架，叫Mini-Slot。Mini-slots主要用于超高可靠低时延（URLLC）应用场景。

如上图（红色方框），Mini-Slot由两个或多个符号组成（待进一步研究），第一个符号包含控制信息。对于低时延的HARQ可配置于Mini-Slot上，Mini-Slot也可用于快速灵活的服务调度，估计仅一些5G 终端支撑Mini-Slot。

4、同步信号

为了连接网络，5G UE需实行初始小区搜索，其主要目的：

•寻找信号最强的小区来连接

•获取系统帧timing，即帧的起始位置

•确定小区的PCI

•解调参考信号

为了支撑小区搜索，需用到PSS（Primary  Synchronization  Signal，主同步信号）和SSS（Secondary  Synchronization  Signal，辅同步信号）。PSS和SSS在同步信号块（SynchronisationSignal Block）里传输，与PBCH（物理广播信道）一起，配置于固定的时隙位置，如下图：

图7  帧结构中同步信号块示意图

在初始小区搜索期间，UE通过匹配滤波器对接收信号和同步信号序列进行相关，并实行以下步骤：

（1） 发现主同步序列，获得符号和5ms帧timing。

（2） 发现辅同步序列，检测CP长度和FDD / TDD双工模式，并从匹配滤波器结果中获得准确的帧timing，从参考信号序列索引获取CI。

（3） 解码PBCH并获得基本的系统信息。

为了支撑波束扫描，同步信号块被组织成一系列脉冲串（burst），并周期性发送。

5、PBCH（物理广播信道）

PBCH向UE提供基本的系统信息，任何UE必须解码PBCH上的信息后才能接入小区。同时其他广播信息会被映射到共享信道上。

•下行系统带宽

•无线电帧内的定时信息

•同步信号脉冲发送的周期性

•系统帧号

•其他较高层信息等

6、同步信号和PBCH的映射

图8  同步信号和PBCH映射示意图

PSS/SSS/PBCH只有4个符号，这样可确保快速的获得时间，PSS/SSS的保护带确保减少干扰，所有5G UE都必须支撑24个PRB的带宽，同步信号块带宽取决于子载波间隔。

7、系统信息

系统信息获取采用分级的方式。基本小区配置信息由PBCH提供，共享信道进一步提供更多的系统信息。完整的信息可以通过以下步骤获得：

（1）UE读取提供基本小区配置的PBCH，并找到下行控制信道（其调度共享信道）。

（2）UE读取为所有其他系统信息块提供调度信息的最小系统信息。

（3）UE读取其他所需的系统信息。

（4）   UE请求系统信息，例如仅与特定UE相关的系统信息。

三、你觉得5G会最先在哪个领域商用？其商业机会在哪里？

商用领域包括了从5G未来医院、5G+智慧东奥、送货机器人、5G无人机智能物流以及联通eSIM智能终端等众多5G终端产品以及众多5G应用。

2018年，各大运营商已经纷纷宣布成立了自己的5G创新研究中心。而运营商之外，HUAWEI、中兴、OPPO、vivo等也具备商用能力的5G智能手机。中兴通讯与上海交大合作研发的5G+仿生机器人；HUAWEI包括8k+5G直播、5G医疗、5G无人矿车、VR滑雪等在内的5G应用及解决方案；联想，高通等企业也具有5G下的许多特色产品。

5G三大场景技术将催生大量新的应用和场景，这将会对网络性能提出更高的要求，因此需要新的网络技术和架构来满足这些新应用的需求，而边缘计算就是这样的一项技术。

一方面，通过引入边缘计算技术，不仅可降低时延和带宽传输成本，提高网络内容分发效率和用户体验，有效缓解网络拥堵甚至崩溃等问题的发生；另一方面，边缘计算对于保护用户隐私以及数据安全也将更加的具有意义。所以在5G应用领域下，边缘计算也获得了前所未有的成长，如“工业边缘云AI机器视觉解决方案”、“5G+MEC智慧场馆解决方案”、“5G智慧港口解决方案”、“5G医疗的边缘云系统”等，以还有PaaS系统为核心的为边缘计算应用提供业务开通、部署、运维等基础能力，集成了网络和行业特色API能力向第三方应用开放，实现边缘计算对垂直行业的赋能，构建开发的应用生态第一系列平台的建设与发展。

5G最先商用的领域，我认为是和VR/AR、4K/8K产业相关的领域。

5G三大场景当中，作为延续了4G功能的eMBB场景，其同时也被认为是将能够最早实现商用的一大场景，而“5G沉浸式体验展”、“5G+4K/8K”、“5G+AR/VR”等黑科技越来越多的展示使得5G与泛体娱学问领域新型合作，运用创新等产品竞相发展，是一个流量的爆点，也是一个前所未有的热点。比如通过8K超高清沉浸式影院为消费者打造真实内容沉浸体验；5G超高清赛场——篮球训练营，通过5G+4K/8K+VR技术与体育赛事的融合，不仅能让消费者体验到超高清赛事的身临其境感，并且还能通过互动装置让参与者尽情炫技。5G快游戏、5G超高清直播、5G超高清视频彩铃、AR/VR/超高清终端等产品的发展和运用，将会对未来的生活模式产生重大的影响，甚至是变革。

随着5G商用牌照的正式发放，5G将在各领域得到更广阔的实践应用，而包含了AR/VR/4K/8K等在内的eMBB场景则将成为5G最先爆发的领域。单就面向于人与人之间互动的eMBB场景而言，在智能手机增长乏力的情况之下，全球手机市场格局基本定型。但在智能手机之外，随着5G、智能硬件等技术的提升，下一代以多屏互动、全息、VR/AR等新一代交互方式为代表的产品形态将有可能出现新的颠覆型产品，至于如何把握这些新的发展机会，其过程与结果都值得大家期待。