频谱共享专题组技术报告_84页_3mb

频谱共享技术方案与关键技术研究总结

核心内容概述

本报告由IMT-2020(5G)推进组频谱共享专题组成员单位起草，旨在基于频谱共享技术的重点应用场景，提出总体技术方案，并对高层技术、物理层技术、干扰处理技术、数据库技术及射频技术等关键技术进行深入研究与评估。报告为后续技术组的工作方向决策与方案制定提供参考，为5G频谱共享技术的推进和标准化奠定理论基础。

总体方案

多运营商频谱共享

集中式方案

• 架构与接口：集中式架构中引入高级管理节点，统一管理频谱池资源。高级管理节点与运营商OAM连接，运营商OAM与基站连接，实现频谱资源的动态分配。
• 工作流程：高级管理节点根据基站的频谱需求和干扰情况，进行频谱分配和回收。根据是否管控到基站级别，分为两个case：运营商级别的频谱管控和基站级别的频谱管控。

分布式方案

• 架构与接口：在分布式架构中，运营商之间直接交互信息，无需高级管理节点。运营商配置频谱控制器（SC）实体，通过通信接口进行信息交换。
• 工作流程：通过基站测量和上报，频谱控制器进行统计分析，然后根据各运营商的统计信息进行资源分配。运营商之间传递模糊信息，以保护隐私并减少干扰。

运营商内频谱共享

原频谱使用系统改造成本大

• 技术方案1：RATB通过RATBOAM上报频谱使用情况，接受频谱控制器的协调，RATA通过RATAOAM进行频谱管理，共享效率较低。
• 技术方案2：RATB上报频谱使用情况并接受频谱控制器协调，频谱控制器直接下发指令给RATA基站，效率高但需要对RATA基站进行增强。

原频谱使用系统改造成本小

• 技术方案3：RATA与RATB共站场景中，频谱控制器直接管理RATA和RATB的频谱资源，共享效率最高但需要对RATA和RATB进行较大改动。

关键技术研究与评估

高层技术

• 频谱感知：检测可用频谱资源和授权用户信号，为非授权用户提供频谱使用机会。
• 动态频谱共享管理与分配：基于用户的优先级、QoS需求等，公平而高效地分配频谱资源。
• 频谱管理：通过分析授权用户占用情况、路径损耗及干扰，为非授权用户选择最佳工作频段。
• 频谱切换：当授权用户信号出现时，非授权用户需切换信道以避免干扰，切换策略影响QoS。
• 频谱切换方案：
  • 预测概率方案：基于信道到达率和次级用户服务率计算切换概率，降低切换次数，提高系统吞吐量。
  • 综合代价方案：考虑切换次数和传输时间，通过综合代价矩阵选择最佳信道，提高系统性能和业务承载能力。
• 接入控制：确定频谱共享用户是否可以接入网络及采用何种策略接入，是实现优化频谱分配的基本前提。

物理层技术

• 关键技术：针对授权频段和非授权频段的使用需求，进行增强性设计。包括导频设计、信道设计（如PRACH、MIB/SIB、UL/DL控制信道、数据信道等）。

干扰处理技术

• 干扰的定义：指非授权用户使用频谱时对授权用户造成的信号干扰。
• 干扰场景：包括同频、邻频和异频干扰。
• 干扰管理技术：通过频谱感知、频谱分配策略和频谱切换机制，有效管理干扰，确保通信质量。

数据库技术

• 非IMT频段数据库：用于存储和管理非IMT频段的使用信息。
• IMT频段数据库：用于存储和管理IMT频段的使用信息，支持频谱资源的动态分配和管理。

射频技术

• 射频挑战和候选方案：包括频谱资源的动态调整、干扰控制等。
• 研究进展：射频技术在频谱共享中发挥重要作用，支持动态频谱分配和高效通信。
• RF设计：优化射频系统设计，以适应频谱共享场景中的各种需求和挑战。

总结

本报告全面分析了多运营商频谱共享的集中式和分布式架构，提出了相应的频谱管理、分配和切换策略。通过预测概率和综合代价模型，有效减少了频谱切换次数，提高了系统吞吐量和业务承载能力。此外，报告还涵盖了物理层、干扰处理、数据库和射频技术的研究，为实现高效的频谱共享提供了全面的技术支持和方案设计。