中国5G产业高频通信技术、无线空口技术及其相关受益领域分析.docx

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中国5G产业高频通信技术、无线空口技术及其相关受益领域分析

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提示：不同场景存在不同的性能指标要求，关键技术的突破势在必行。与4G相比，5G承载了

????????不同场景存在不同的性能指标要求，关键技术的突破势在必行。与?4G?相比，5G?承载了新时代的使命，面对多样化的业务和差异化的性能需求，要求传输速率更高、能效更高、频谱效率更高、连接密度更大、时延更低。从前文?5G?的三大主要场景来看，其中增强移动宽带?eMBB?最突出的要求是?10~100?倍的传输速率以及热点区域?1000?倍以上的容量，大规模机器通信?mMTC?最突出的要求是?10-100倍的单位面积连接数量，高可靠低时延?uRLLC最突出的要求就是可靠性和低时延。

????????技术层面的革新将带来硬件设备新的需求。以传输速率为例，根据香农定理，传输带宽（B）和信噪比（S/N）决定了信道能够无差错传输信息的极限速率(C)，因而为了获得更高的传输速率，主要可以考虑如何增加带宽、提高信噪比。其中增加带宽主要考虑扩展通信频谱获得更大的连续带宽和提升频谱使用效率，涉及技术主要包括高频通信、无线空口、无线组网以及网络架构层面的革新，而关键技术的改变势必导致包括基站主设备、天线、射频器件、芯片等硬件设备层面产生新的需求。

图表：传输带宽和信噪比决定信道传输的极限速率

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图表来源：公开资料整理

????????一、高频通信技术

????????从需求侧来看，未来新型业务的发展和用户体验需求的提升需要更多频谱资源的支撑。面向?5G?的新型业务对移动数据流量、连接密度以及传输速率等性能指标都将提出更高要求，应用端爆发将直接带来移动通信对频谱资源、尤其是对连续大带宽频段的需求激增，例如?300MHz?以上连续频谱才能支撑?5G?场景通信对信道容量需求。

????????从供给侧来看，无线电频谱资源有限，低频段拥挤且分散。频谱资源是移动通信系统建设的基础，但考虑到频谱资源有限，同时还关系到国家军事信息安全，一直受到高度管控。国内频谱规划由工信部无线电管理局负责。一般而言，移动通信会优先选择在较低的频率上部署，便于实现更好的覆盖和更低的部署成本。但是目前?3GHz?以下可用于公众移动通信的低频段已基本被前几代通信网络瓜分完毕，且频段分散，无法提供连续的大带宽。

????????5G?将逐渐向更高可用频段拓展，并形成高、中频格局。在过去的几十年中，人类借助先进的微电子技术不断拓展更高频段的可用资源。更高的工作频率意味着可调制的相对带宽越大，能承载的信息量也就越多。5G?必然要向?3~6GHz?中频段甚至?6GHz?以上毫米波高频段拓展。考虑到需要借助较低频段提供良好的用户覆盖，因而?3~6?GHz?中频段将成为?5G?的核心工作频段，主要用于解决广域无缝覆盖问题，应对用户时刻在线以及高度移动的需求，6GHz?以上高频段主要用于局部补充，在信道条件较好的情况下为热点区域用户提供超高数据传输服务，从而形成高中频混用格局。

图表：高低频电磁波技术比较

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图表来源：公开资料整理

????????国内?5G?频谱规划发布，频谱划分靴子落地，全球各国频谱规划逐渐趋向共识。工信部于?2017?年?6?月向社会公开征求将?24.75-27.5GHz?和?37-42.5GHz?或高频段用于?5G?系统的意见，11?月发布中频段?5G?频谱使用规划，3.3-3.6GHz?和?4.8-5.0GHz?共?500MHz?频谱资源作为?5G?系统的工作频段，其中?3.3-3.4GHz?频段原则上限室内使用。中频段频谱规划落地，为设备商和运营商在统一频段上展开?5G?原型设备功能和性能验证提供了明确的指导，为?5G?试商用创造了必要条件，有利于加速推动产业链的进一步成熟。从国外?5G?进展领先的相关国家的频谱规划来看，5G?核心频段也基本聚焦在?3.4-3.8GHz，同时高频端?26GHz、28GHz、39GHz?也逐渐趋向共识，各大设备商也在此频段展开技术研究和样机测试。

图表：国内外5G使用中高频达成共识

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图表来源：公开资料整理

????????5G?频段的拓展将给组网技术以及基站、射频等硬件设施建设带来新的需求和变化。由于?5G?工作频段更高，尽管穿透能力好，但绕射能力弱、传输损耗大，传播距离比较短，其基站覆盖范围将从?4G?网络几百米缩小至数十米，因而运营商除了在组网技术层面需要有不同考虑，对基站数量的需求也会大幅增加，同时功率放大器、滤波器等射频器件在高频段工作环境下对工艺、材料及性能都将提出新的要求。

????????参考

发布《2018年中国5G行业分析报告-市场深度调研与发展前景