WRC-19結論分析及啟示

周 瑤，李 毅（.中國聯(lián)通網絡技術研究院，北京 00048；.中國聯(lián)合網絡通信集團有限公司，北京 00033）

0 前言

世界無線電通信大會（WRC）無疑為終極政策法規(guī)制定的權威機構，深刻影響移動通信產業(yè)的長期發(fā)展戰(zhàn)略。2019 年世界無線電通信大會就5G 毫米波頻段、太赫茲地面通信頻段的劃分和高空平臺通信（HAPS）新增使用頻段等議題達成共識，其結果將影響未來10～20 年全球無線電技術、應用及與相關產業(yè)融合發(fā)展。

本文根據(jù)WRC-19 移動通信IMT 產業(yè)發(fā)展相關議題新增頻率的結論，以及WRC-23確定的研究議題，分析了IMT 相關議題的研究內容及目標，結合未來發(fā)展需求提出了我國頻率規(guī)劃及研究的建議。

1 WRC-19大會結論

1.1 WRC-19相關研究議題結論

1.1.1 毫米波議題

為了積極應對未來移動通信數(shù)據(jù)流量的快速增長，WRC-15 做出決議，確定了WRC-19 1.13 議題：根據(jù)第238 決議（WRC-15），審議為國際移動通信（IMT）的未來發(fā)展確定頻段，包括為作為主要業(yè)務的移動業(yè)務做出附加劃分的可能性。并請ITU-R 開展研究，包括在24.25～86 GHz頻率范圍內開展IMT地面部分的頻譜需求，并在8 個移動業(yè)務為主要劃分的頻段（24.25～27.5、37～40.5、42.5～43.5、45.5～47、47.2～50.2、50.4～52.6、66～76 和81～86 GHz）和3 個尚未有移動業(yè)務劃分的頻段（31.8～33.4、40.5～42.5 和47～47.2 GHz）開展共存研究（見圖1）。

圖1 WRC-19 1.13議題候選頻段

WRC-19 會議討論確定，全球范圍內將24.25～27.5、37～43.5、66～71 共14.75 GHz 帶寬的頻譜資源，標識用于5G 及國際移動通信系統(tǒng)（IMT）未來發(fā)展；在45.5～47 GHz 頻段，部分國家在腳注中標識用于IMT；在47.2～48.2 GHz 頻段，2 區(qū)（美洲區(qū)）國家和部分地區(qū)部分國家在腳注中標識用于IMT。其他頻段維持原有業(yè)務情況，不做任何修改。

圖2 示出的是WRC-19 確定用于IMT 的毫米波頻段。

圖2 WRC-19確定用于IMT的毫米波頻段

表1 示出的是無線電規(guī)則中25～50 GHz 頻段范圍內標識IMT的頻段相關腳注。

表1 無線電規(guī)則中25～50 GHz頻段范圍內標識IMT的頻段相關腳注

同時，考慮為避免在這些頻段上引入IMT系統(tǒng)后，對原有業(yè)務造成有害干擾，形成相關使用規(guī)則條件，具體各個頻段情況如下：

24.25～27.5 GHz 頻段上，為保護現(xiàn)有空間在用系統(tǒng)，5G系統(tǒng)需滿足下述技術要求：

a）帶外技術指標：

（a）面向23.6～24 GHz 的EESS（無源）業(yè)務頻段范圍，IMT 基站向其中任意每200 MHz 的帶外非期望發(fā)射限值為-33 dBW。在2027 年9 月后，上述限值將調整至-39 dBW，但此前已部署的基站不受影響。

（b）面向23.6～24 GHz 的EESS（無源）業(yè)務頻段范圍，IMT 移動終端向其中任意每200 MHz 的帶外非期望發(fā)射限值為-29 dBW。在2027 年9 月后，上述限值將調整至-35 dBW，但此前已使用終端不受影響。

b）帶內技術指標：

（a）室外基站的發(fā)射天線通常指向水平線以下，機械指向需在水平線或以下。

（b）對于每波束等效同向輻射功率（EIRP）值超過30 dB（W/200 MHz）的IMT 基站，應使其天線最大輻射方向在IMT 基站視距內與對地靜止衛(wèi)星軌道偏離±7.5°。

（c）鼓勵各主管部門使IMT 基站的天線方向圖保持在ITU R M.2101建議書規(guī)定的近似包絡范圍內。

37～43.5 GHz 頻段上，為保護現(xiàn)有空間在用系統(tǒng)，5G系統(tǒng)需滿足下述技術要求：

a）帶外技術指標：

為保護36～37 GHz 頻段內的EESS（無源），工作在37～40.5 GHz 頻段內的IMT 臺站適用的強制無用發(fā)射限值為-43 dB（W/MHz）和-23 dB（W/GHz）。為了實現(xiàn)更好的保護，推薦各主管部門考慮-30 dB（W/GHz）。

b）帶內技術指標：

（a）在42.5～43.5 GHz 頻段內部署IMT 基站時，應采取實際措施以確保室外基站的發(fā)射天線通常指向水平線以下。機械指向需要在水平線或水平線以下。

（b）在42.5～43.5 GHz 頻段內部署IMT 基站時，對于每波束等效同向輻射功率（EIRP）值超過30 dB（W/200 MHz）的IMT 基站，應使其天線最大輻射方向在IMT基站視距內與對地靜止衛(wèi)星軌道偏離±7.5°。

（c）鼓勵各主管部門使IMT 基站的天線方向圖保持在ITU R M.2101建議書規(guī)定的近似包絡范圍內。

66～71 GHz 頻段，標識66～71 GHz 頻段在1 區(qū)、3 區(qū)和2 區(qū)部分國家可用于IMT 系統(tǒng)。同時，為保護現(xiàn)有衛(wèi)星在用系統(tǒng)，5G 系統(tǒng)需滿足一定的兼容共存技術要求。

45.5～47 GHz 頻段，標識45.5～47 GHz 頻段在部分國家可用于IMT 系統(tǒng)。同時，為保護現(xiàn)有衛(wèi)星在用系統(tǒng)，5G系統(tǒng)需滿足一定的兼容共存技術要求。

47.2～48.2 GHz 頻段，標識47.2～48.2 GHz 頻段在部分國家可用于IMT系統(tǒng)。帶內技術指標要求如下：

a）在47.2～48.2 GHz頻段內部署IMT基站時，應采取實際措施以確保室外基站的發(fā)射天線通常指向水平線以下。機械指向需要在水平線或水平線以下。

b）在47.2～48.2 GHz頻段內部署IMT基站時，對于每波束等效同向輻射功率（EIRP）值超過30 dB（W/200 MHz）的IMT 基站，應使其天線最大輻射方向在IMT基站視距內與對地靜止衛(wèi)星軌道偏離±7.5°。

c）鼓勵各主管部門使IMT基站的天線方向圖保持在ITU R M.2101建議書規(guī)定的近似包絡范圍內。

1.1.2 HAPS議題

為了積極應對HAPS 業(yè)務發(fā)展需求，WRC-15 大會做出決議，確定了WRC-19 1.13 議題：根據(jù)第160 號決議（WRC-15），在ITU-R 所開展研究的基礎上，考慮在現(xiàn)有固定業(yè)務劃分內，對HAPS 采取適當?shù)谋O(jiān)管行動。該議題研究HAPS 網關和固定終端鏈路的附加頻譜需求，以便在固定業(yè)務中提供寬帶連接。具體研究內容包括：

a）頻譜需求研究，根據(jù)業(yè)務預測評估現(xiàn)有HAPS頻譜劃分是否滿足頻譜需求。

（a）根據(jù)HAPS 當前和預期部署情況，研究HAPS業(yè)務需求。

（b）研究現(xiàn)有HAPS 頻譜劃分是否滿足當前頻譜需求，可否通過對現(xiàn)有規(guī)范中的腳注或相關解決方案的修改來滿足HAPS 關口站和固定終端鏈路的全部頻譜需求。

b）新增HAPS劃分的可行性研究。

（a）如果現(xiàn)有頻率劃分不能滿足HAPS 關口站或固定終端鏈路的所有頻譜需求，研究在全球范圍的38～39.5 GHz，2 區(qū)21.4～22 GHz 和24.25～27.5 GH 頻段的可用性。

（b）根據(jù)HAPS最新及預期技術發(fā)展和演進方式，設計典型應用場景，研究HAPS技術與操作特性。

（c）開展相關共用與兼容性研究，為確保所分配頻段內以及相鄰相近頻段的現(xiàn)有業(yè)務不受HAPS 業(yè)務的影響。

主要涉及的頻段包括已有HAPS劃分的3個頻段：6 440～6 520/6 560～6 640 MHz，27.9～28.2/31.0-31.3 GHz 和47.2～47.5/47.9～48.2 GHz，以及新增候選頻段38～39.5 GHz（全球范圍），21.4～22 和24.25～27.5 GHz（2區(qū)），具體如圖3所示。

圖3 WRC-191.14議題涉及頻段

最終，WRC-19 會議討論確定，在全球范圍內，在固定業(yè)務劃分下新增38～39.5 GHz 頻段，擴展31～31.3 GHz頻段標識用于高空平臺站（HAPS）固定通信（雙向使用），在滿足HAPS應用需求的同時，對HAPS下行方向使用提出了具體限制以保護現(xiàn)有的固定、移動和衛(wèi)星固定業(yè)務臺站不受影響。同時，2 區(qū)新增21.4～22 和24.25～27.5 GHz 頻段標識用于HAPS。此外，我國根據(jù)自身需要，以次要業(yè)務加入了現(xiàn)有的27.9～28.2 GHz頻段HAPS標識的腳注，為我國HAPS現(xiàn)有應用獲得了國際規(guī)則地位。WRC-19確定HAPS劃分頻段見圖4。

圖4 WRC-19確定HAPS劃分頻段

表2示出的是HAPS無線電規(guī)則修改情況。

表2 HAPS無線電規(guī)則修改情況

1.1.3 太赫茲議題

近年來，太赫茲通信已成為各國研究的技術熱點。太赫茲無線電波兼具傳統(tǒng)微波和光波的特性，在空間科學、無源遙感、安全檢測、生物醫(yī)學和天文觀測等方面表現(xiàn)出諸多優(yōu)質性能。同時，太赫茲通信技術又是未來無線通信乃至6G 通信技術發(fā)展的一個可能的重要方向，在太赫茲頻段幾吉赫茲乃至幾十吉赫茲的使用帶寬將成為可能，因此爭取更多可用連續(xù)頻譜資源也符合未來太赫茲無線通信發(fā)展的需要。

為了滿足太赫茲頻段通信產業(yè)發(fā)展需求，WRC-15 大會做出決議，確定了WRC-19 1.15 議題：根據(jù)第767 號決議（WRC-15），考慮為主管部門確定在275～450 GHz 頻率范圍操作的陸地移動和固定業(yè)務應用所使用的頻率。

WRC-19 大會最終確定275～296、306～313、318～333 和356～450 GHz 頻段由各主管部門用于實施陸地移動和固定業(yè)務應用，不需要特定條件來保護衛(wèi)星地球探測業(yè)務（無源）應用，對于296～306、313～318 和333～356 GHz頻段，則只有當根據(jù)第731號決議（WRC-19，修訂版）確定了可確保對衛(wèi)星地球探測業(yè)務（無源）應用保護的特定條件時，才可用于固定和陸地移動業(yè)務應用。這是國際電聯(lián)首次明確275 GHz以上太赫茲頻段地面有源無線電業(yè)務應用可用頻譜資源，并將有源業(yè)務的可用頻譜資源上限提升到450 GHz，將為全球太赫茲通信產業(yè)發(fā)展和應用提供基礎資源保障。

1.2 WRC-19確定WRC-23新議題

1.2.1 議題總纜

WRC-19 同時確定了將在2023 年舉行下一界WRC，即WRC-23，并且確定了下一界會議的研究議題，涉及固定、移動、廣播、航空、海事、科學、衛(wèi)星等方向，具體如表3所示。

1.2.2 移動通信IMT相關議題分析

WRC-23 相關議題直接涉及移動通信IMT 產業(yè)的主要是1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，9.1.c 議題。其中1.1 議題主要是涉及4.8～4.99 GHz 頻段IMT 部署與鄰國在空域、水域上的協(xié)調問題，不涉及新增頻率資源，1.3及1.5議題主要涉及1區(qū)關于3 600～3 800 和470～694 MHz 頻段上引入IMT 的問題，下面重點分析1.2、1.4 以及9.1.c議題。

1.2.2.1 WRC-23 AI1.2議題

該議題目標是審議確定將3 300～3 400、3 600～3 800、6 425～7 025、7 025～7 125 MHz和10.0～10.5 GHz頻段用于國際移動通信（IMT），包括為作為主要業(yè)務的移動業(yè)務做出附加劃分的可能性。

從歷史來看，WRC 大約每隔8 年將進行一次重大的移動通信頻譜劃分：1992 年，WRC-92 劃分了3G 核心頻段，成為3G發(fā)展的基礎；2000年，WRC-2000劃分的2.6 GHz頻段，是我國發(fā)放4G牌照的重要頻段；2007年，WRC-07 劃分了3.5 GHz 頻段和數(shù)字紅利頻段，這些頻段是當前全球4G 發(fā)展的熱點頻段；2015 年，WRC-15 將470～694、1427～1518、3300～3400、3 600～37 00、4 800～4 990 MHz 頻段劃分給部分區(qū)域或國家的IMT 使用，是5G 發(fā)展的重要中頻段資源。2019 年，WRC-19 就5G 毫米波頻段達成全球共識，以滿足5G系統(tǒng)超大容量、高速率傳輸?shù)臉I(yè)務需求。

近年來，全球移動數(shù)據(jù)使用量飛速增長，隨著5G商用發(fā)展，增強型移動寬帶業(yè)務和固定無線寬帶業(yè)務以及智慧城市、工業(yè)制造等行業(yè)應用將進一步增加移動數(shù)據(jù)使用量需求，行業(yè)分析報告預計，到2025 年部分領先市場每用戶每月使用量將達到150 GB，為滿足這一需求，則需要百兆赫茲甚至更多的頻譜資源。因此，IMT 行業(yè)加快了新頻率爭取的節(jié)奏，WRC-19 的目標是爭取足夠與合適的頻譜以滿足IMT 持續(xù)長期發(fā)展，賦能社會經濟效益。

1.2.2.2 WRC-23 AI1.4議題

HAPS是指位于距離地面18～50 km 的空中通信平臺站。它相對于地球準靜止，具有通信范圍大、時延低等特點，能夠為偏遠地區(qū)和惡劣地形條件下的地區(qū)建設關口站或開展大容量通信服務提供便捷、經濟的解決方案。

將HAPS 用于IMT 基站，可提供偏遠區(qū)域覆蓋及應急通信需求，特別是在地震、洪水等嚴重自然災害導致常規(guī)通信系統(tǒng)癱瘓時，HIBS 還能夠快速提供有效應急通信服務。我國國土面積大，地形特征豐富，部分地區(qū)通信網絡部署困難，如能將HAPS 系統(tǒng)用于IMT，可以在一些特殊應用場景解決特定區(qū)域的通信需求。HIBS 也可以作為后續(xù)空天地一體化立體網絡架構中的重要平臺。

1.2.2.3 WRC-23 9.1.c議題

該議題的目標：為了將在現(xiàn)有固定業(yè)務頻段上引入IMT 用于固定寬帶業(yè)務（FWA），可以幫助滿足彌合數(shù)字鴻溝全球需求，支持發(fā)展中國家的寬帶議程，并為農村和服務欠缺的地區(qū)提供具有成本效益的寬帶服務，在ITU 層面開展工作，是為了尋求IMT 全球一致的頻率，實現(xiàn)規(guī)模經濟及產業(yè)聚焦。

表3 WRC23 研究議題

如果能夠促成IMT 技術應用在現(xiàn)有微波的頻段上，相當于拓展了IMT技術寬帶可使用的頻率資源，對于一些光纖無法到達的區(qū)域，可借助IMT 技術的FWA業(yè)務進行部署與發(fā)展，解決寬帶服務問題。

2 國內頻率研究啟示

2.1 5G 毫米波資源確定，國內方面還需盡快發(fā)布規(guī)劃，開展小規(guī)模試驗，推動產業(yè)發(fā)展

WRC-19 全球范圍內將24.25～27.5、37～43.5、66～71 GHz 共14.75 GHz 帶寬的頻譜資源，標識用于IMT未來發(fā)展，我國也是支持上述3 個頻段用于5G 及演進系統(tǒng)的發(fā)展。但從無線電管理的步驟來看，在無線電規(guī)則中進行IMT 劃分標識，僅僅是頻譜產業(yè)化的第1步，還需要完成規(guī)劃、分配2 個環(huán)節(jié)，才能真正享受到毫米波帶來的移動通信產業(yè)的經濟效益。

盡早完成毫米波頻率規(guī)劃，明確高頻資源，以引導產業(yè)布局，可以促進產業(yè)鏈成熟及完善。毫米波規(guī)劃會規(guī)定工作頻段、應用場景、技術制式以及相應的約束條件。從WRC-19 的結論來看，標識的頻段均引入了帶外指標或帶內部署條件的約束條件限制，此結果也充分考慮了對于現(xiàn)有業(yè)務的保護。為了保障5G 毫米波產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展環(huán)境，與全球產業(yè)保持一致，建議我國在進行毫米波頻段率規(guī)劃時，也能夠采納WRC-19 全球達成一致的使用條件，作為我國相應頻段部署IMT的約束條件，不再增加額外要求。

同時，開展毫米波頻段的試驗，可以加快推動毫米波設備的研發(fā)及終端、芯片等產業(yè)的發(fā)展。工業(yè)和信息化部于2017 年7 月批復24.75～27.5 和37～42.5 GHz頻段用于我國5G技術研發(fā)毫米波實驗頻段，在試驗室以及北京懷柔、順義開展了試驗。2019年重點驗證5G毫米波關鍵技術和系統(tǒng)特性，計劃在2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作等。但缺乏典型場景的試驗驗證。智慧冬奧場館是毫米波應用的典型場景。建議以奧運場景為契機，允許運營商開展小規(guī)模試驗，全面驗證毫米波實現(xiàn)4K、8K 攝像轉播、實時VR 影像、運動員視角影像等多角度實時體驗攝像轉播等業(yè)務體驗，打造中國5G 新名片，推動中國5G對外的產業(yè)輸出。

2.2 頻譜資源是IMT 產業(yè)發(fā)展的核心資源，需積極開展新增頻譜議題研究

頻譜資源作為移動通信技術發(fā)展的核心資源，頻譜劃分是產業(yè)的起點，也將在很大程度上決定產業(yè)的發(fā)展方向、節(jié)奏和格局。我國在5G時代，率先在全球規(guī)劃及分配5G中頻段3 400～3 600 MHz及4 800～5 000 GHz頻段，為運營商分配至少100 MHz的連續(xù)頻譜資源，加快了我國5G網絡部署的節(jié)奏，為我國實現(xiàn)5G系統(tǒng)研發(fā)和部署的先行者之一奠定了基礎，并且極大程度影響了全球5G產業(yè)向中頻段聚集。

為了滿足不斷增長的無線寬帶數(shù)據(jù)和覆蓋需求，以及IMT產業(yè)和移動運營商與日俱增的新業(yè)務所需頻譜需求，我國也應該為5G 或未來6G 技術尋求更多的IMT 頻率資源，以支持其未來技術和應用的發(fā)展。我國未來6G 研發(fā)要實現(xiàn)引領，首先需要確定6G 頻譜資源，引導技術研發(fā)。在具體的頻段方面，建議同時考慮網絡部署所需要的高中低頻資源，C 頻段頻率在網絡容量和覆蓋范圍之間取得較好的平衡，世界各國將目光聚焦于在C 頻段繼續(xù)新增連續(xù)5G 頻譜，同時6 425～7 125 MHz頻段具有連續(xù)700 MHz頻譜資源，可作為網絡部署的容量層。還需要我國協(xié)調IMT和衛(wèi)星用頻問題，平衡2 個產業(yè)的發(fā)展需求，并逐步引導衛(wèi)星向Ku、Ka等頻段轉移。

3 結束語

移動通信和移動互聯(lián)網產業(yè)的高速發(fā)展使其影響日益擴大，成為國家政治、經濟發(fā)展中不可或缺的一環(huán)。隨著業(yè)務量的不斷增長，移動通信產業(yè)面臨前所未有的頻譜資源短缺的困境，迫切需要劃分更多的頻譜資源用于移動通信產業(yè)，以保障移動通信產業(yè)快速發(fā)展的需求。由于頻率資源涉及到各個地區(qū)和國家的根本利益，同時也涉及到各個國家內不同產業(yè)部門的利益，因此IMT 頻譜的新增之路注定不會一帆風順。移動通信技術變革10年一代，承載技術與網絡向前發(fā)展的頻率資源分配同樣也是10年“一代”，移動通信頻率從劃分到分配使用，其間經歷著從需求分析、具體評估、共存研究、國際劃分、地區(qū)與國家劃分與規(guī)劃方法的出臺，到最終的頻率分配。只有為移動通信提供頻率資源保障，才能更好地承載技術的演進變革、網絡的升級變遷。