前几天聊6G试验频段的时候,有读者问到了FR3频段。今天,我就补一篇,介绍一下FR3。
大家对5G稍有了解的话,就会知道,5G有两个频段范围,分别是FR1和FR2。如下图所示:
所谓的FR,就是frequency range,频率范围。
FR1是Sub-6G频段,频率相对比较低。我们中国以及全球大部分国家,5G采用的都是这个频段。
FR2,是著名的毫米波频段,频率相对比较高。只有美国等少数国家采用了这个频段。我们国家去年也进行了一些试验(中国联通在亚冬会上)。
毫米波的特点,是频率资源丰富,可以实现大频宽,进而实现更高的连接速率。但它的波长短,传播损耗大、穿透力弱、覆盖距离短,对基站密度和天线技术要求极高。
FR3,是为6G新定义的频段,范围是7.125~24.25GHz,也被称作Upper Mid-band(上中频)。
从上面的图可以看出,FR3刚好位于FR1和FR2之间,属于厘米波范畴,拥有接近17GHz的连续频谱资源。
所以,FR3的容量承载能力,要比FR1更强。覆盖能力,要比FR2更优。
换言之,FR3在容量与覆盖之间,取得了更好的平衡。业界普遍认为,FR3是唯一能同时满足6G“全域覆盖+极致速率”双重需求的频段,也将是6G的主力频段。
FR3也被分为若干个区间(子带),每个区间的特点不一样。例如:
7.125–8.4GHz:全球优先部署频段,拥有连续1.275GHz带宽,覆盖与容量性能均衡,适合宏站与微站混合组网,是FR3频段的核心部署区域。
10-10.5GHz:具备500MHz连续带宽,有被用于雷达(气象、航空)、卫星遥感、部分点对点微波通信等用途。
14.8–15.35GHz:拥有500MHz连续带宽,是3GPP明确的通感一体化(ISAC)优选频段,可同时实现通信与雷达感知功能,适配6G多场景融合需求。
17.7–19.3 GHz:拥有1.6GHz连续带宽,是当前组织重点协调的候选频段之一,兼具传播特性和频谱效率优势。
18–24GHz:扩展带宽频段,主要用于大容量热点覆盖、企业专网建设、无线回传等场景,进一步提升6G网络的容量上限。
无线电频谱资源的用途和分配,必须经过国际电信联盟(ITU)的统一协调与批准。
一般来说,ITU会在每隔3-4年一届的世界无线电通信大会(WRC)上,决定未来5~10年全球无线电频率、卫星轨道资源的分配。WRC协调讨论的结果,会体现在《无线电规则(RR)》中。
基于《无线电规则(RR)》,各国监管机构(例如,美国的FCC、英国的Ofcom、中国的工信部和日本的总务省)才会进一步决定本国的频率划分。
2015年的WRC-15上,确认了FR1频段。2019年的WRC-19,则为FR2划定了初步框架。
当时并没有讨论FR3用于5G,主要是因为FR3被卫星固定业务、气象雷达等强保护业务占用,各国无法达成使用共识。另外,FR1和FR2对于5G来说已经基本满足需求,没必要再考虑FR3。
到WRC-23,需要为6G进行频谱资源规划的时候,就盯上了FR1里还没使用的U6GHz频段,以及FR3频段。
WRC-23上关于U6GHz的争夺,我之前已经介绍过了。FR3的话,也有一些进展。
ITU-R将世界划分为第1区域、第2区域和第3区域。如下:
RR决定的频率分配区域(引自ITU网站)
第1区域(蓝色):欧洲、非洲、中东地区等
第2区域(橙色):北美洲、南美洲、太平洋群岛等
第3区域(黑色):亚洲、大洋洲等
概括来说,WRC-23上并没有给FR3做全球IMT划分,仅在10~10.5GHz给2区部分国家做了区域性IMT标识,并把整个FR3正式排入WRC-27重点研究议程(为6G铺路)。
当时,2区的巴西、墨西哥、秘鲁等12国同意将FR3里的10~10.5GHz标识为IMT(5G/6G)。美国、加拿大反对,未纳入全国性标识。
针对7.125~10 GHz、10.5~24.25 GHz(FR3的主体),WRC-23没有做任何IMT划分或标识。主要原因是FR3与现有卫星固定业务、气象雷达、无线电定位等冲突严重,共存规则不成熟。
WRC-23提出,ITU-R将在2024–2027年完成FR3的共享以及兼容性研究,提交WRC-27决策。
简单来说,就是要等到2027年,再讨论确认FR3的全球性IMT划分方案。
不过,WRC-23讨论的U6G,紧邻FR3。这为FR3的平滑过渡预留了标准与产业链空间。
目前,各个厂商推出的6G原型机,基本上都是采用U6G频段。我们国家前不久推出的6G试验频率,也是U6G频段。
U6G已通过WRC-23全球确权,3GPP标准已完全冻结,产业链(芯片、基站、终端)也已成熟。U6G可以直接复用现有Sub-6GHz的部分产业链和硬件设计,起步更方便。
而FR3在频谱确权、技术验证、干扰协调、产业链推进等各个方面,都不具备条件。所以,暂时没有被6G原型机或测试验证项目所采用。
目前,在3GPP的规划中,Rel-19(2024-2026)主要完成6G频谱可行性研究、信道模型更新,实现U6G(6425~7125MHz,n104频段)规范冻结。同时,会完成10~10.5GHz、14.8~15.35GHz 等FR3子带的共存与共享研究,输出WRC-27技术提案。
Rel-20(2025-2027)阶段,会深化FR3、Sub-THz(亚太赫兹,90GHz–300GHz)频段的技术规范,完成空口设计与关键参数定义,推动技术方案走向成熟。
Rel-21(2026-2029)阶段,6G首个正式标准版本正式冻结,全面对接ITU IMT-2030要求,开启6G商用。
值得一提的是,3GPP TR38.901信道模型一直是0.5~100GHz频段的行业基准,为城市、园区、室内等各种应用场景的仿真提供了基础。
然而,针对FR3频段,TR38.901的测量数据目前存在空白。所以,为了验证TR 38.901信道模型在FR3频段的适用性,3GPP鼓励各公司提供相应的信道测量结果,探讨需要修订的信道模型参数。
华为、中兴、爱立信、诺基亚等厂商,应该都在开展FR3频段的信道建模与原型验证工作。随着时间的推移,FR3还是会逐渐走向前台,更多地出现在大家的视野中。
频段是无线通信技术的基石,直接决定了连接速率、系统容量、覆盖能力与部署成本。
留给6G可供使用的频段,目前看来,就是U6G、FR3和Sub-T。U6G是6G的起步频段,已进入标准化快车道。FR3是最具潜力的主力频段,但其技术成熟度与产业配套仍需时间沉淀。Sub-T的难度最大,到后期才会考虑。
明年WRC-27就要召开了,届时频段究竟会如何分配,将直接影响全球6G产业的演进节奏与生态格局。让我们拭目以待!
文章转载自微信公众号:鲜枣课堂