5G无线接入技术——概述

5G无线接入技术------概述

[1. 什么是5G？](#1. 什么是5G？)
- [1.1. 3GPP和无线通信标准化](#1.1. 3GPP和无线通信标准化)
- [1.2. 5G NR](#1.2. 5G NR)
- - [1.2.1. 5G应用场景](#1.2.1. 5G应用场景)
  - [1.2.2. 从LTE到5G的能力演进](#1.2.2. 从LTE到5G的能力演进)
  - [1.2.3. NR------5G无线空口技术](#1.2.3. NR——5G无线空口技术)
  - [1.2.4. 5GCN------5G核心网](#1.2.4. 5GCN——5G核心网)
[2. 5G标准化](#2. 5G标准化)
- [2.1. 标准化与法规概述](#2.1. 标准化与法规概述)
- [2.2. ITU-R从3G到5G的活动](#2.2. ITU-R从3G到5G的活动)
- - [2.2.1. ITU-R角色](#2.2.1. ITU-R角色)
  - [2.2.2. IMT-2000和IMT-ADVANCED](#2.2.2. IMT-2000和IMT-ADVANCED)
  - [2.2.3. ITU-R WP5D中的IMT-2020流程](#2.2.3. ITU-R WP5D中的IMT-2020流程)
- [2.3. 5G和IMT2020](#2.3. 5G和IMT2020)
- - [2.3.1. IMT-2020使用场景](#2.3.1. IMT-2020使用场景)
  - [2.3.2. IMT-2020能力](#2.3.2. IMT-2020能力)
  - [2.3.3. IMT-2020性能要求与评估](#2.3.3. IMT-2020性能要求与评估)
- [2.4. 3GPP标准化](#2.4. 3GPP标准化)
- - [2.4.1. 3GPP过程](#2.4.1. 3GPP过程)
  - [2.4.2. 3GPP中作为IMT-2020候选方案的5G规范](#2.4.2. 3GPP中作为IMT-2020候选方案的5G规范)
[3. 5G频谱](#3. 5G频谱)
- [3.1. 移动系统频谱](#3.1. 移动系统频谱)
- - [3.1.1. ITU-R为IMT系统定义的频谱](#3.1.1. ITU-R为IMT系统定义的频谱)
  - [3.1.2. 5G全球频谱情况](#3.1.2. 5G全球频谱情况)
- [3.2. NR频段](#3.2. NR频段)
- - [3.3 6GHz以上射频辐射暴露](#3.3 6GHz以上射频辐射暴露)

1. 什么是5G？

在过去的几十年，无线通信技术已经经历了4代移动通信技术。

第一代移动通信技术 出现于1980年左右，基于模拟传输，主要技术包括北美开发的AMPS（高级移动电话系统）、由当时北欧国家政府控制的公共电话网络运营商联合开发的NMT（北欧移动电话）以及在英国等国家使用的TACS（全接入通信系统）。基于第一代技术的移动通信系统仅限于语音服务，并首次使普通人能够使用移动电话。

20世纪90年代初出现的第二代移动通信系统 在无线电链路上引入了数字传输技术 。尽管其目标服务仍然是语音通信，但数字传输技术的使用使得第二代移动通信系统也能够提供有限的数据服务。最初，第二代技术有几种不同的类型，包括由众多欧洲国家联合开发的全球移动通信系统（GSM） 、数字高级移动电话服务（D-AMPS） 、仅在日本开发和使用的个人数字蜂窝（PDC） ，以及稍后阶段开发的基于码分多址（CDMA）的IS-95技术。随着时间的推移，GSM从欧洲扩展到世界其他地区，并最终在第二代技术中占据主导地位。主要得益于GSM的成功，第二代系统也将移动电话从仅被相对少数人使用转变为成为世界大多数人口生活中不可或缺的通信工具。即使在今天，世界上许多地方仍以GSM为主导，在某些情况下甚至是唯一可用的移动通信技术，尽管第三代和第四代技术后来也被引入。

第三代移动通信，通常简称为3G，于2000年初推出。3G标志着向高质量移动宽带迈出的真正一步，实现了高速无线互联网接入。这尤其得益于被称为**HSPA（高速分组接入）**的3G演进技术。此外，尽管早期的移动通信技术都是基于频分双工（FDD）设计，用于在成对频谱（网络到设备和设备到网络链路分别使用不同的频谱）中运行，但3G首次引入了基于中国自主研发的时分双工（TDD）技术的TD-SCDMA，用于在不成对频谱中进行移动通信。

已持续多年以LTE技术为代表的第四代（4G）移动通信时代。LTE延续了HSPA的步伐，在更高的终端用户数据速率方面提供了更高的效率和更强的移动宽带体验。这是通过基于正交频分复用（OFDM）的传输技术实现的，该技术能够提供更宽的传输带宽和更先进的多天线技术。此外，3G通过特定的无线接入技术（时分同步码分多址（TD-SCDMA））实现了非成对频谱中的移动通信，而长期演进（LTE）则支持频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种操作方式，即在同一无线接入技术下，既可在成对频谱中运行，也可在非成对频谱中运行。通过LTE，全球已汇聚成一种单一的移动通信全球技术，几乎所有移动网络运营商都在使用，且该技术适用于成对频谱和非成对频谱。正如第4章中更为详细的讨论所示，LTE的后续演进还将移动通信网络的操作扩展到了非授权频谱。

1.1. 3GPP和无线通信标准化

就跨国技术规范和标准达成一致，一直是移动通信成功的关键。这使得不同供应商的设备和基础设施得以部署并实现互操作性，从而使设备和订阅能够在全球范围内运行。

如前所述，第一代神经机器翻译（NMT）技术是在跨国基础上创建的，使设备和订阅能够在北欧国家之间跨国运行。移动通信技术的跨国规范/标准化迈出的下一步是在欧洲电信标准化协会（CEPT，后更名为欧洲电信标准协会（ETSI））框架下，由众多欧洲国家联合开发全球移动通信系统（GSM）。因此，从一开始，GSM设备就能在众多国家运行，覆盖了大量的潜在用户。这一庞大的共同市场对设备可用性产生了深远影响，催生了前所未有的多种设备类型，并大幅降低了设备成本。

因此，1998年，不同的区域标准化组织联合起来，共同创建了第三代合作伙伴计划（3GPP），其任务是完成基于宽带码分多址（WCDMA）的3G技术开发。稍后，一个平行的组织（3GPP2）也成立了，其任务是开发另一种3G技术------cdma2000，作为第二代IS-95的演进。多年来，这两个组织（3GPP和3GPP2）及其各自的3G技术（WCDMA和cdma2000）一直并行存在。然而，随着时间的推移，3GPP逐渐占据主导地位，并且尽管其名称中带有"第三代"的字眼，它仍继续参与4G（长期演进技术（LTE）和5G）技术的开发。如今，3GPP是唯一一个致力于开发移动通信技术规范的重要组织。

1.2. 5G NR

关于第五代（5G）移动通信的讨论始于2012年左右。在许多讨论中，5G一词用于指代特定的新型5G无线接入技术。然而，5G也经常在更广泛的语境中使用，不仅仅指代特定的无线接入技术，而是指5G移动通信所设想的一系列新服务。

1.2.1. 5G应用场景

在5G的背景下，人们通常讨论三类不同的用例：增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）以及超可靠低延迟通信（URLLC）。

eMBB（增强移动宽带）大致对应于当今移动宽带服务的直接演进，通过支持更高的终端用户数据速率等方式，实现更大的数据量和更优的用户体验。
mMTC（大规模机器类型通信）对应于以大量设备为特征的服务，例如远程传感器、执行器以及对各种设备的监控。此类服务的关键要求包括极低的设备成本和极低的设备能耗，以实现至少长达数年的超长设备电池寿命。通常，每个设备消耗和生成的数据量相对较小，因此，对高数据速率的支持并不那么重要。
无线低时延通信（URLLC）的服务类型被设想为需要极低的时延和极高的可靠性。其示例包括交通安全、自动控制和工厂自动化。

重要的是要理解，人为的将5G应用场景划分为这三个不同的类别主要是为了简化技术规范要求的定义。将会有许多应用场景并不完全符合这三个类别中的任何一个。举个例子，可能有些服务需要非常高的可靠性，但对其延迟要求并不那么关键。同样，可能有些用例需要设备成本非常低，但设备电池寿命非常长的可能性可能不那么重要。

1.2.2. 从LTE到5G的能力演进

LTE技术规范的第一个版本于2009年发布。自那以后，LTE经历了数次演进，性能得到提升，功能得到扩展。这包括增强移动宽带的功能，如提高终端用户数据速率和频谱效率的手段。然而，LTE的演进也包含了拓展其应用场景的重要步骤。特别是，在实现真正低成本且电池寿命极长的设备方面取得了重要进展，这符合大规模机器类型通信（MTC）应用的特点。最近，在降低LTE空中接口延迟方面也采取了一些重大举措。

通过这些已确定的、正在进行的以及未来的演进步骤，LTE的演进将能够支持为5G设想的各种场景。考虑到一种更为普遍的观点，即5G并非一种特定的无线接入技术，而是由其所支持的应用场景来定义的，因此，LTE的演进应被视为整体5G无线接入解决方案的重要组成部分。

1.2.3. NR------5G无线空口技术

尽管LTE是一项非常强大的技术，但仍有一些需求无法通过LTE或其演进技术来满足。此外，自LTE相关工作启动以来的10多年间，技术发展已经催生了更先进的技术解决方案。为了满足这些需求并挖掘新技术的潜力，3GPP启动了名为NR（新空口）的新型无线接入技术的开发。2015年秋季，3GPP举办了一场研讨会，确定了该技术的范围，并于2016年春季开始了技术工作。2017年底，NR规范的首个版本问世，以满足2018年早期5G部署的商业需求。

NR重用了长期演进（LTE）的许多结构和特性。然而，作为一种新的无线接入技术，与LTE演进不同，NR不受保留向后兼容性需求的限制。NR的要求也比LTE更为广泛，这促使我们采用了一套部分不同的技术解决方案。

1.2.4. 5GCN------5G核心网

与新5G无线接入技术（NR）并行，3GPP还在开发一种新的5G核心网络，称为5GCN。新的5G无线接入技术将连接到5GCN。然而，5GCN也将能够为LTE的演进提供连接。同时，当NR与LTE一起在所谓的非独立模式下运行时，也可能通过传统核心网络EPC进行连接。

2. 5G标准化

移动通信系统的研究、开发、实施和部署由无线行业通过协调一致的国际努力进行，在此过程中，各方就定义完整移动通信系统的通用行业规范达成一致。这项工作在很大程度上依赖于全球和区域监管，尤其是频谱使用方面的监管，因为频谱使用是所有无线电技术的重要组成部分。本章描述了监管和标准化环境，这一环境对于定义移动通信系统一直至关重要，并将继续发挥重要作用。

2.1. 标准化与法规概述

在移动通信领域，有许多组织参与制定技术规范和标准以及相关法规。这些组织大致可分为三类：标准制定组织、监管机构和管理部门，以及行业论坛。

标准制定组织（SDOs）负责制定并商定移动通信系统的技术标准，以便行业能够生产和部署标准化产品，并确保这些产品之间的互操作性。移动通信系统的大多数组件，包括基站和移动设备，都在一定程度上实现了标准化。

在产品中提供专有解决方案也存在一定程度的自由度，但出于显而易见的原因，通信协议依赖于详细的标准。标准开发组织（SDO）通常是行业内的非营利组织，不受政府控制。它们通常在政府的授权下编写特定领域的标准，从而赋予这些标准更高的地位。

虽然存在国家层面的标准开发组织（SDO），但由于通信产品的全球传播，大多数SDO都是区域性的，并且也会在全球层面进行合作。例如，全球移动通信系统（GSM）、宽带码分多址/高速分组接入（WCDMA/HSPA）、长期演进（LTE）和5G新空口（NR）的技术规范都是由第三代合作伙伴计划（3GPP）制定的，3GPP是一个全球性组织，由欧洲电信标准化协会（ETSI）、日本无线电工业和电信研究实验室（ARIB）和电信技术委员会（TTC）、美国电信行业协会（ATIS）、中国通信标准化协会（CCSA）、韩国电信技术协会（TTA）和印度电信标准发展协会（TSDSI）等七个区域性和国家层面的SDO组成。SDO的透明度往往各不相同，但3GPP在5G NR方面是高度透明的，所有技术规范、会议文件、报告和电子邮件回复均免费公开，即使非成员也可免费获取。

监管机构和管理部门是由政府主导的组织，负责制定销售、部署和运营移动系统及其他电信产品的监管和法律要求。它们最重要的任务之一是控制频谱使用，并为获得使用部分射频（RF）频谱许可的移动运营商设定许可条件。另一项任务是通过监管认证来规范产品的"上市"，确保设备、基站和其他设备经过类型认证，并证明符合相关法规。

频谱监管既由国家层面的国家管理部门负责，也通过欧洲（CEPT/ECC）、美洲（CITEL）和亚洲（APT）的区域机构进行。在全球层面，频谱监管由国际电信联盟（ITU）负责。监管机构负责规定频谱可用于哪些服务，并制定更详细的要求，如限制发射机的不必要发射。他们还通过监管间接参与制定产品标准的要求。

行业论坛是由行业主导的团体，旨在推广和游说特定技术或其他利益。在移动行业中，这些论坛通常由运营商牵头，但也有供应商创建的行业论坛。此类团体中的一个例子是GSMA（全球移动通信系统协会），该协会致力于推广基于GSM、WCDMA、LTE和NR的移动通信技术。其他行业论坛的例子包括下一代移动网络（NGMN），这是一个运营商团体，负责定义移动系统演进的要求，以及5G Americas，这是一个区域性行业论坛，由其前身4G Americas发展而来。

2.2. ITU-R从3G到5G的活动

2.2.1. ITU-R角色

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）是国际电信联盟（ITU）的无线电通信部门。ITU-R负责确保所有无线电通信服务高效且经济地使用射频（RF）频谱。不同的分组和工作组负责撰写报告和建议，以分析和确定使用RF频谱的条件。ITU-R的宏伟目标是"确保无线电通信系统无干扰运行"，通过实施《无线电规则》和区域协议来实现这一目标。《无线电规则》是一项关于如何使用RF频谱的具有国际约束力的条约。世界无线电通信大会（WRC）每三年举行一次。在WRC上，对《无线电规则》进行修订和更新，从而修订和更新全球射频（RF）频谱的使用。

虽然移动通信技术（如新空口（NR）、长期演进（LTE）和宽带码分多址/高速分组接入（WCDMA/HSPA））的技术规范是在3GPP内部制定的，但在将这些技术转化为全球标准的过程中，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）也肩负着责任，尤其是对于那些不属于3GPP合作伙伴的标准制定组织（SDO）所覆盖的国家。

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）为射频频谱中的不同服务（包括移动服务）定义了频谱，其中部分频谱特别指定用于所谓的国际移动通信（IMT）系统。在ITU-R内部，第5D工作组（WP5D）负责IMT系统的整体无线电系统方面，实际上，这对应于从3G开始的不同代移动通信系统。在ITU-R中，WP5D主要负责与IMT地面组件相关的问题，包括技术、运营和频谱相关问题。

WP5D并不为IMT（第五代移动通信）制定实际的技术规范，而是与区域标准化机构合作，负责定义IMT，并维护一套IMT建议和报告，包括一套无线接口规范（RSPC）。这些建议包含了每一代IMT的无线接口技术（RIT）的"系列"，所有系列都同等重要。对于每个无线接口，RSPC都包含该无线接口的概述，后面是详细规范的参考文献列表。

实际规范由各标准开发组织（SDO）负责维护，而参考标准出版物（RSPC）则提供了各SDO转换并维护的规范的参考信息。以下RSPC建议已存在或已计划：

对于IMT-2000：ITU-R建议书M.1457包含六种不同的无线电接口技术（RIT），其中包括WCDMA/HSPA等3G技术。
对于高级IMT（IMT-Advanced）：国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）建议书M.2012包含两种不同的无线电接口技术（RIT），其中最重要的是4G/LTE。
对于IMT-2020：这是一项新的ITU-R建议书，其中包含了针对5G技术的参考信息传输（RIT），计划于2019-2020年制定。

每个RSPC（参考软件能力规范）都会持续更新，以反映所引用详细规范中的新发展，如3GPP（第三代合作伙伴计划）关于WCDMA（宽带码分多址）和LTE（长期演进）的规范。更新内容由标准开发组织（SDO）和合作项目提供，目前主要是3GPP。

2.2.2. IMT-2000和IMT-ADVANCED

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）自20世纪80年代起便开始了第三代移动通信的相关工作。该工作最初被称为未来公共陆地移动系统（FPLMTS），后更名为国际移动电信-2000（IMT-2000）。20世纪90年代末，ITU-R的工作与全球不同标准制定组织（SDO）开发新一代移动系统的工作不谋而合。2000年，国际移动电信-2000的无线电系统性能要求（RSPC）首次发布，其中将3GPP的宽带码分多址（WCDMA）列为无线电接口技术（RIT）之一。

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）的下一步工作是启动关于高级国际移动通信技术（IMT-Advanced）的研究。该术语用于描述那些包含支持IMT-2000系统以外新功能的新无线接口的系统。这些新功能在ITU-R发布的框架建议中进行了定义，并通过了演示。ITU-R向IMT-Advanced功能的迈进，恰逢向3G之后的下一代移动技术------4G的迈进。

3GPP开发的LTE演进技术被提交为IMT-Advanced的一项候选技术。虽然该技术实际上是LTE规范的新版本（第10版），因而是LTE持续演进不可或缺的一部分，但为了向国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）提交，该候选技术被命名为LTE-Advanced，且这一名称也用于第10版及以后的LTE规范中。在ITU-R工作的同时，3GPP以ITU-R的要求为基础，为LTE-Advanced制定了一套自己的技术要求。

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）流程的目标始终是通过建立共识来协调各候选技术。ITU-R决定，在首批发布的国际移动通信-高级（IMT-Advanced）技术中将包括两种技术，即基于IEEE 802.16m规范的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced。这两种技术可视为IMT-Advanced技术的"家族"。需要注意的是，在这两种技术中，LTE已成为迄今为止占主导地位的4G技术。

2.2.3. ITU-R WP5D中的IMT-2020流程

自2012年起，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）第5研究组D（WP5D）为下一代国际移动通信（IMT）系统------即IMT-2020------奠定了基础。IMT-2020是2020年后IMT地面组成部分的进一步发展，在实践中，它对应于更常被称为"5G"的第五代移动系统。国际电信联盟无线电通信部门建议书M.2083（通常称为"愿景"建议书）概述了IMT-2020的框架和目标。该建议书为定义IMT的新发展提供了第一步，探讨了IMT的未来角色及其如何服务社会，研究了市场、用户和技术趋势，以及频谱影响。结合IMT的用户趋势、未来角色和市场情况，形成了一套针对以人为本和以机器为中心的通信的使用场景设想。确定的使用场景包括增强移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）和大规模机器类型通信（mMTC）。

作为一项并行活动，国际电信联盟无线电通信部门第5D工作组（ITU-R WP5D）发布了一份关于"地面国际移动通信（IMT）系统未来技术趋势"的报告，重点关注2015年至2020年这一时间段。

该报告通过研究IMT系统的技术和运营特性，以及这些特性如何随着IMT技术的发展而改进，探讨了未来IMT技术方面的趋势。通过这种方式，技术趋势报告与3GPP第13版及以后的LTE相关，而愿景建议则展望了更远的未来，即2020年以后。IMT-2020的一个新特点是，它将能够在6 GHz以上的潜在新IMT频段（包括毫米波频段）中运行。考虑到这一点，WP5D（第5工作包D组）编写了一份单独的报告，研究6 GHz以上频率的无线电波传播、IMT特性、使能技术以及部署情况。

在WRC-15上，讨论了IMT（第五代移动通信）的潜在新频段，并为WRC-19设立了议程项目1.13，涉及可能为移动服务增加的频谱分配以及未来IMT的发展。这些分配涉及24.25至86吉赫兹范围内的多个频段。

WRC-15之后，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）第5研究组（WP5D）继续根据愿景建议和其他先前的研究成果，为IMT-2020系统制定要求和定义评估方法。这一步骤于2017年年中完成。其成果是2017年底发布的三个文件，这些文件进一步定义了IMT-2020预期的性能和特性，并将应用于评估阶段：

技术要求：ITU-R M.2410报告定义了与IMT-2020无线接口技术性能相关的13项最低要求。这些要求在很大程度上基于愿景建议中提出的关键能力（ITU-R，2015c）。
评估指南：报告ITU-R M.2412 详细定义了用于评估最低要求的方法，包括测试环境、评估配置和信道模型。
提交模板：ITU-R M.2411报告提供了一个详细的模板，用于提交候选技术以供评估。该模板还基于前文提到的两份ITU-R报告M.2410和M.2412，详细列出了评估标准以及在服务、频谱和技术性能方面的要求。

2.3. 5G和IMT2020

上文已详细介绍了国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）关于国际移动通信-2020（IMT-2020）的时间计划。ITU-R关于IMT-2020的活动始于制定"愿景"建议书ITU-R M.2083，概述了IMT-2020的预期使用场景和相应的所需能力。随后，根据评估指南中的记录，对IMT-2020的更详细要求进行了定义，这些要求将作为评估候选技术的依据。这些要求和评估指南于2017年年中最终确定。

在需求最终确定后，候选技术可提交至国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）。所提议的候选技术将根据国际移动通信-2020（IMT-2020）的要求进行评估，符合要求的技术将在2020年下半年获得批准，并作为IMT-2020规范的一部分发布。

2.3.1. IMT-2020使用场景

广泛的新场景是5G的主要驱动力之一，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）已定义了三种使用场景，这些场景构成了国际移动通信愿景（IMT Vision）建议的一部分。国际电信联盟无线电通信部门第5研究组（ITU-R WP5D）在IMT-2020流程中纳入了来自移动产业以及不同区域和运营商组织的意见，并将其综合为三种场景：

增强移动宽带（eMBB）：鉴于移动宽带目前是3G和4G移动系统使用的主要驱动力，这一场景指出了其作为最重要使用场景的持续作用。需求持续增长，新的应用领域不断涌现，为国际电信联盟无线电通信部门所称的增强移动宽带提出了新要求。由于其广泛且无处不在的应用，它涵盖了一系列具有不同挑战的用例，包括热点和广域覆盖，其中第一种用例能够实现高数据速率、高用户密度和极高容量的需求，而第二种用例则强调移动性和无缝用户体验，对数据速率和用户密度的要求较低。增强移动宽带场景通常被视为以人为本的通信。
超可靠低时延通信（URLLC）：该场景旨在涵盖以人为中心和以机器为中心的通信，后者通常被称为关键机器类型通信（C-MTC）。其特点是具有对时延、可靠性和高可用性有严格要求的用例。示例包括涉及安全的车辆间通信、工业设备的无线控制、远程医疗手术以及智能电网中的配电自动化。以人为中心的用例示例包括3D游戏和"触觉互联网"，其中低时延要求还与非常高的数据速率相结合。
大规模机器类型通信（mMTC）：这是一个纯粹以机器为中心的应用场景，其主要特征是连接设备数量庞大，这些设备通常传输的数据量较小且非常稀疏，对延迟不敏感。大量的设备可以在本地形成非常高的连接密度，但系统中的设备总数才是真正的挑战，这也凸显了对低成本的需求。由于mMTC设备可能被远程部署，因此它们还需要具有非常长的电池寿命。

上述三种场景并不声称涵盖所有可能的场景，但它们对目前预见的大多数场景进行了相关分组，因此可用于确定IMT-2020下一代无线接口技术所需的关键能力。未来肯定会出现我们目前无法预见或无法详细描述的新场景。这也意味着新的无线接口必须具有高度的灵活性，以适应新的场景，并且所支持的关键能力范围所涵盖的"空间"应支持不断演进的新场景所产生的相关需求。

2.3.2. IMT-2020能力

作为IMT愿景建议[中所述的IMT-2020框架开发的一部分，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）定义了IMT-2020技术所需的一组能力，以支持通过区域机构、研究项目、运营商、管理部门和其他组织的投入所确定的5G用例和使用场景。国际电信联盟无线电通信部门共定义了13项能力，其中8项被选为关键能力。这8项关键能力通过两个"蜘蛛网"图进行说明。

峰值数据速率是一个备受关注的指标，但实际上它更多的是一种学术研究。国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）将峰值数据速率定义为理想条件下可实现的最大数据速率，这意味着在实施过程中的干扰或部署在传播等方面的实际影响并不纳入考量。它是一个依赖性的关键性能指标（KPI），因为它在很大程度上取决于运营商部署可用的频谱量。除此之外，峰值数据速率还取决于峰值频谱效率，即峰值数据速率除以带宽：

Peak data rate = System bandwidth × Peak spectral efficiency

由于6GHz以下的现有国际移动通信（IMT）频段实际上都无法提供大带宽，因此预计在更高频率下更容易实现真正的高数据速率。由此得出结论，在室内和热点环境中可以实现最高数据速率，因为这些环境中更高频率下较差的传播特性并不那么重要。

用户体验数据速率是指大多数用户在大覆盖区域内能够达到的数据速率。这可以通过用户间数据速率分布的第95百分位数来评估。它也是一种依赖性能力，不仅取决于可用频谱，还取决于系统的部署方式。虽然为城市和郊区的大面积覆盖设定了100 Mbit/s的目标，但预计5G系统在室内和热点环境中能够无处不在地提供1 Gbit/s的数据速率。

频谱效率表示每赫兹频谱和每个"小区"或更确切地说，每单位无线电设备（也称为传输接收点，TRP）的平均数据吞吐量。它是网络规模确定的重要参数，但4G系统所达到的水平已经非常高。目标设定为4G频谱效率目标的三倍，但可实现的提升程度在很大程度上取决于部署场景。区域交通容量是另一种依赖能力，它不仅取决于频谱效率和可用带宽，还取决于网络部署的密集程度：

Area Traffic Capacity = Spectrum efficiency × BW × TRP density

基于高频段更多频谱的可用性和可实现非常密集的部署，IMT-2020设定了比4G网络提升100倍的目标。

如前所述，网络能效正日益成为一项重要能力。国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）提出的总体目标是，2020年国际移动通信（IMT-2020）无线接入网络的能耗不应高于当前部署的IMT网络，同时还要提供增强的功能。这一目标意味着，以每比特数据消耗的能量来衡量，网络能效需要至少以与IMT-2020相对于IMT-Advanced的预期流量增长相当的系数进行降低。

对于增强型移动宽带 使用场景而言，这前五项关键能力至关重要，尽管移动性和数据速率能力的重要性并不会同时等同。例如，在热点区域，相比于广域覆盖情况，用户需要更高的用户体验 和峰值数据速率 ，同时对移动性 的要求则较低。延迟是指从源端发送数据包到目标端接收到该数据包的时间中，无线网络所贡献的部分。对于**超低时延低功耗通信（URLLC）**使用场景而言，延迟将是一项至关重要的能力，而国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）预计，与高级国际移动通信（IMT-Advanced）相比，延迟需要降低10倍。

在关键能力方面，移动性仅被定义为移动速度，而500公里/小时的目标是特别为高速列车设定的，且仅比IMT-Advanced（国际移动通信-高级）略有提升。然而，作为一项关键能力，在高速车辆关键通信的情况下，它对于URLLC（超可靠低时延通信）使用场景也将至关重要，届时，它将与低延迟同时具有高度重要性。请注意，在使用场景中，移动性和高用户体验数据速率并非同时作为目标。

连接密度定义为每单位面积内已连接和/或可访问设备的总数。该目标与连接设备密度较高的机器类型通信（mMTC）使用场景相关，但增强型移动宽带（eMBB）密集的室内办公环境同样可以提供高连接密度。

除了上述能力外，还定义了五种额外能力：

Spectrum and bandwidth flexibility：频谱和带宽灵活性指的是系统设计在处理不同场景时的灵活性，特别是能够在不同的频率范围内运行，包括比当前更高的频率和更宽的信道带宽。
Reliability：可靠性指的是以极高的可用性水平提供特定服务的能力。
Resilience：韧性是指网络在自然或人为干扰（如主电源断电）期间及之后能够继续正常运行的能力。
Security and privacy：安全与隐私涉及多个领域，如用户数据和信令的加密与完整性保护，以及终端用户的隐私保护、防止未经授权的用户追踪，以及保护网络免受黑客攻击、欺诈、拒绝服务攻击、中间人攻击等。
Operational lifetime：使用寿命指的是每单位存储能量下的运行时间。对于需要超长电池寿命（例如超过10年）且因物理或经济原因难以进行定期维护的机器类设备而言，这一点尤为重要。

2.3.3. IMT-2020性能要求与评估

根据愿景建议（ITU-R，2015c）中描述的使用场景和能力，国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）为国际移动通信-2020（IMT-2020）制定了一套最低技术性能要求。这些要求记录在国际电信联盟无线电通信部门报告M.2410中，并将作为评估IMT-2020候选技术的基线。该报告描述了14项技术参数及其相应的最低要求。总结如下：

Parameter	Minimum Technical Performance Requirement
Peak data rate	Downlink: 20 Gbit/s、Uplink: 10 Gbit/s
Peak spectral efficiency	Downlink: 30 bit/s/Hz、Uplink: 10 bit/s/Hz
User-experienced data rate	Downlink: 100 Mbit/s、Uplink: 50 Mbit/s
Fifth percentile user spectral efficiency	3 × IMT-Advanced
Average spectral efficiency	3 × IMT-Advanced
Area traffic capacity	10 Mbit/s/m2 (indoor hotspot for eMBB)
User plane latency	4 ms for eMBB、1 ms for URLLC
Control plane latency	20 ms
Connection density	1,000,000 devices per km²
Energy efficiency	Related to two aspects for eMBB: a. Efficient data transmission in a loaded case; b. Low energy consumption when there is no data. The technology shall have the capability to support a high sleep ratio and long sleep duration
Reliability	1-10^-5 success probability of transmitting a layer 2 PDU(Protocol Data Unit) of 32 bytes within 1 ms, at coverage edge in Urban Macro for URLLC
Mobility	Normalized traffic channel data rates defined for 10, 30, and 120 km/h at ~1.5 × IMT-Advanced numbers Requirement for high-speed vehicular defined for 500 km/h (compared to 350 km/h for IMT-Advanced)
Mobility interruption time	0 ms
Bandwidth	At least 100 MHz and up to 1 GHz in higher-frequency bands. Scalable bandwidth shall be supported

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）的报告M.2412中记录了IMT-2020候选无线接口技术的评估指南，该指南遵循了之前对IMT-Advanced所做评估的结构。它描述了针对14项最低技术性能要求的评估方法，以及两项额外要求：支持广泛的服务和支持频谱带。

评估参照了五个测试环境进行，这些环境基于Vision建议中的使用场景。每个测试环境都有多个评估配置，这些配置详细描述了评估模拟和分析中要使用的参数。这五个测试环境分别是：

室内热点-eMBB：一种位于办公室和/或购物中心的室内隔离环境，基于固定用户和行人用户，用户密度极高。
密集城区eMBB：用户密度高、交通负荷大的城区环境，主要面向行人和车辆用户。
Rural-eMBB：一种具有更大且连续广域覆盖的农村环境，支持行人、车辆和高速车辆用户。
城市宏-mMTC：一种针对城市宏环境的目标连续覆盖技术，专注于大量互联的机器类型设备。
城市宏URLLC：一种针对超可靠低延迟通信的城市宏环境。

评估候选技术需求有三种基本方法：

模拟：这是评估需求最精细的方法，涉及无线电接口技术的系统级或链路级模拟，或两者兼有。对于系统级模拟，会定义与一组测试环境（如室内、密集城区等）相对应的部署场景。通过模拟评估的需求包括平均频谱效率和第五百分位频谱效率、连接密度、移动性和可靠性。
分析：部分要求可以通过基于无线接口参数的计算进行评估，或从其他性能值中推导得出。将通过分析进行评估的要求包括峰值频谱效率、峰值数据速率、用户体验数据速率、区域流量容量、控制和用户平面延迟以及移动中断时间。
检查：部分要求可通过审查和评估无线接口技术的功能性来进行评估。将通过模拟进行评估的要求包括带宽、能效、支持多种服务以及支持频谱带。

一旦候选技术提交给国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）并进入流程，评估阶段就会开始。评估可以由提案方（"自我评估"）进行，也可以由外部评估小组进行，对一项或多项候选提案进行部分或全部评估。

2.4. 3GPP标准化

在国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）为国际移动通信（IMT）系统建立框架、世界无线电通信大会（WRC）提供频谱、以及对更高性能的需求日益增长的情况下，制定实际移动通信技术规范的任务落在了3GPP等组织肩上。更具体地说，3GPP负责编写2G全球移动通信系统（GSM）、3G宽带码分多址（WCDMA）/高速分组接入（HSPA）、4G长期演进（LTE）和5G新空口（NR）的技术规范。3GPP技术是全球部署最广泛的技术，截至2017年第四季度，全球78亿移动用户中有超过95%使用的是3GPP技术。为了理解3GPP的工作原理，了解编写规范的过程也很重要。

2.4.1. 3GPP过程

制定移动通信技术规范并非一蹴而就，而是一个持续的过程。规范在不断发展，力求满足服务和功能的新需求。不同论坛的流程各不相同，但通常包括四个阶段：

需求阶段，在此阶段决定规范要实现的目标。
架构，其中主要构建块和接口已确定。
详细规范，其中每个接口都进行了详细说明。
测试与验证，在此阶段，接口规范将通过实际设备进行验证，以确保其有效性和实用性。

这些阶段是相互重叠且迭代的。例如，如果技术解决方案有需求，可以在后续阶段增加、更改或删除需求。同样，详细规范中的技术解决方案也可能因测试和验证阶段发现的问题而发生变化。

规范从需求阶段开始，在此阶段，会决定规范应达到的目标。这一阶段通常相对较短。

在架构阶段，架构得以确定，即满足需求的原则得以确立。架构阶段包括对参考点和待标准化接口的决策。这一阶段通常相当漫长，且可能会改变需求。

架构阶段结束后，详细规范阶段随即开始。正是在这一阶段，对每个已确定接口的细节进行具体规定。在接口详细规范制定过程中，标准机构可能会发现，之前在架构阶段甚至需求阶段做出的决定需要重新审视。

最后，测试和验证阶段开始。这通常不是实际规范的一部分，而是通过供应商测试和供应商之间的互操作性测试并行进行。这一阶段是对规范的最终验证。在测试与验证阶段，仍可能发现规范中的错误，而这些错误可能会改变详细规范中的决策。

尽管不常见，但架构或需求也可能需要进行更改。为了验证规范，需要产品。因此，产品的实施在详细规范阶段之后（或期间）开始。

当有稳定的测试规范可用于验证设备是否符合技术规范时，测试和验证阶段即告结束。

通常，从完成规格说明到商品上市大约需要一年的时间。

3GPP由三个技术规范组（TSGs）组成，其中**TSG RAN（无线接入网络）**负责定义无线接入的功能、要求和接口。TSG RAN由六个工作组（WGs）组成：

RAN WG1，负责处理物理层规范。
RAN WG2，负责处理第2层和第3层的无线接口规范。
无线接入网络（RAN）工作组3（RAN WG3），负责处理固定的RAN接口问题，例如RAN中节点之间的接口，以及RAN与核心网络之间的接口。
RAN WG4，负责处理射频（RF）和无线资源管理（RRM）的性能要求。
RAN WG 5，负责处理设备一致性测试。
RAN WG6，负责GSM/EDGE（之前属于一个名为GERAN的独立TSG）和HSPA（UTRAN）的标准化工作。

3GPP的工作在制定过程中充分参考了国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）的建议，其研究成果先后作为IMT-2000、IMT-Advanced标准，以及当前IMT-2020候选方案（采用新空口NR技术）提交给ITU-R。各组织合作伙伴需要明确可能影响标准制定的区域性需求，包括特定地区的频段分配和特殊保护要求等。为确保设备的全球通用性，规范制定时特别考虑了国际漫游和流通需求。这意味着多数区域性要求实际上会演变为全球通用标准，因为移动设备必须满足所有地区中最严格的要求。因此，区域性选项在规范中更多地体现在基站而非终端设备上。

所有版本的规范可在每年四次的技术指导小组（TSG）会议后进行更新。3GPP文件分为多个版本，每个版本相较于前一个版本都会增加一组新特性。这些特性是在技术指导小组商定并承担的工作项目中定义的。LTE从第8版开始定义，其中LTE第10版是国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）批准的第一个IMT-Advanced技术版本，因此也是第一个被命名为LTE-Advanced的版本。从第13版开始，LTE的营销名称更改为LTE-Advanced Pro。新无线电（NR）的首次发布是在3GPP第15版中。

3GPP技术规范（TS）分为多个系列，编号为TS XX.YYY，其中XX表示规范系列的编号，YYY表示该系列中规范的编号。以下规范系列定义了3GPP中的无线接入技术：

25系列：UTRA（WCDMA/HSPA）的无线方面；
45系列：GSM/EDGE的无线方面；
36系列：LTE、LTE-Advanced和LTE-Advanced Pro的无线方面；
37系列：与多种无线接入技术相关的方面；
38系列：NR的无线方面。

2.4.2. 3GPP中作为IMT-2020候选方案的5G规范

与ITU-R启动的下一代接入技术定义和评估工作同步，3GPP开始着手制定下一代3GPP无线接入标准。2014年召开了5G无线接入研讨会，并于2015年初通过第二次研讨会启动了5G评估标准的制定流程。该评估将沿用LTE-Advanced被评估并提交至ITU-R、最终获批成为IMT-Advanced体系下4G技术的相同流程。NR（新空口）技术的评估与提交遵循第2.2.3节所述的ITU-R时间表。

3GPP TSG RAN在技术报告TR 38.913中详细记录了新型5G无线接入的应用场景、需求及评估标准，该报告总体上与ITU-R相应报告保持一致。与IMT-Advanced评估案例类似，3GPP对下一代无线接入技术的评估可能比ITU-R WP5D定义的IMT-2020候选无线接口技术评估范围更广，要求更为严格。

NR标准化工作始于Release 14的研究项目阶段，并通过Release 15的工作项目完成了首套技术规范的开发。首套Release 15 NR规范于2017年12月发布，完整规范计划于2018年年中完成。

2018年2月，3GPP首次向ITU-R WP5D会议提交了NR作为IMT-2020候选技术。NR既作为独立RIT（无线接口技术）提交，也与LTE共同组成SRIT（组合RIT集）提交。提交的三项候选技术均包含3GPP开发的NR：

3GPP提交名为"5G"的候选方案，包含两项提交：第一项为包含NR和LTE两个组件RIT的SRIT；第二项为独立的NR RIT。
韩国引用3GPP标准提交NR作为RIT。
中国引用3GPP标准提交NR作为RIT。

3GPP将继续向ITU-R提交更详细的NR作为IMT-2020候选技术的资料。3GPP内部自评估仿真工作也已启动，目标是为2019年评估阶段做准备。

3. 5G频谱

3.1. 移动系统频谱

历史上，第一代和第二代移动通信服务的频段主要分配在800至900MHz 附近，同时也包含少量更低或更高的频段。当3G（IMT-2000）推出时，重点转向了2GHz 频段。随着3G和4G持续扩展IMT服务，新增频段同时向低频和高频延伸，目前覆盖范围从450MHz直至约6GHz。虽然每一代新移动通信技术都会定义此前未开发的新频段，但前几代技术使用的频段也会被新一代技术沿用。这种情况在3G和4G引入时出现过，5G时代也将如此。

不同频段的特性各异。由于传播特性差异，低频段适合城市、郊区和农村等场景的广域覆盖部署。高频段的传播特性使其难以实现广域覆盖，因此高频段更多用于密集部署场景下的容量提升。

随着5G的引入，高要求的增强移动宽带（eMBB）使用场景及相关新服务将需要在密集部署中实现更高数据速率和更大容量。虽然早期5G部署会沿用既有移动通信频段，但24GHz 以上的频段正被视为对6GHz以下频段的补充。鉴于5G对极限数据速率及局部区域超高流量密度的要求，业界正在考虑使用60GHz以上更高频段进行部署。这些频段因其波长特性常被称为毫米波频段。

3GPP持续定义新频段，最初主要针对LTE规范，现在也涵盖新的NR规范。许多新频段专为NR运行定义。NR规范既包含为上下行分配独立频段的成对频段，也包含上下行共享同一频段的非成对频段。成对频段用于频分双工（FDD）运行，非成对频段用于时分双工（TDD）运行。需注意部分非成对频段被定义为补充下行（SDL）或补充上行（SUL）频段，这些频段通过载波聚合与其他频段的上下行配对使用。

3.1.1. ITU-R为IMT系统定义的频谱

国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）负责确定移动业务及国际移动通信系统（IMT）使用的频段。其中许多频段最初是为IMT-2000（3G）划分的，而随着IMT-Advanced（4G）的引入又新增了部分频段。值得注意的是，这些频段划分具有技术和代际"中立性"，因为划分标准针对的是广义IMT系统，不限定具体代际或无线接口技术。全球各类业务应用的频谱分配由ITU-R统筹实施，具体规定见《国际电信联盟无线电规则》，全球IMT频段使用规范则载于ITU-R建议书M.103]。

《国际电信联盟无线电规则》中的频率列表并不直接标注"IMT专用频段"，而是以脚注形式说明：当主管部门拟部署IMT系统时，可将该移动业务频段用于IMT。频段划分通常以区域为单位，某些情况下也会具体到国家层面。所有脚注仅提及"IMT"统称，未特别区分不同代际。频段划拨后，具体将其用于通用IMT或特定代际IMT，则由区域及本地主管部门决定。多数情况下，这些分配保持"技术中立"，允许采用任何类型的IMT技术。这意味着所有现有IMT频段都可能用于IMT-2020（5G）部署，正如它们曾服务于前几代IMT系统。

1992年世界无线电行政大会（WARC-92）将1885-2025MHz和2110-2200MHz频段确定为IMT-2000实施频段。在这230MHz的3G频谱中，30MHz预留给IMT-2000卫星通信部分，其余用于地面通信。1990年代期间，部分频段曾被用于部署2G蜂窝系统（尤其在美洲）。日本和欧洲于2001-2002年首次部署3G时使用的正是这些频段，因此该范围常被称为IMT-2000"核心频段"。

2000年世界无线电通信大会（WRC-2000）为IMT-2000追加了频谱资源。当时ITU-R预测IMT-2000还需160MHz频谱，新划分范围包括原用于2G移动系统的806-960MHz和1710-1885MHz频段，以及2500-2690MHz的"新增"3G频谱。将原2G频段纳入3G频谱也标志着对现有2G系统向3G演进的认可。2007年世界无线电通信大会（WRC'07）为包含IMT-2000和IMT-Advanced在内的IMT系统新增了450-470MHz、698-806MHz、2300-2400MHz及3400-3600MHz频段，但这些频段的适用性因地区和国家而异。2012年世界无线电通信大会（WRC'12）未新增IMT频谱分配，但将该议题列入2015年大会议程。会议还决定研究第一区（欧洲、中东和非洲）将694-790MHz频段用于移动业务的可行性。

2015年世界无线电通信大会（WRC-15）是奠定5G发展基础的重要里程碑。会议首次为国际移动通信（IMT）划定了一系列新频段，其中多数被确定为全球或准全球统一频段：

470-694/698 MHz（600 MHz频段）：在美洲和亚太部分国家确定为IMT频段。对于第一区（欧洲/非洲/中东），该频段将作为WRC-23大会的新议题进行讨论。
694-790 MHz（700 MHz频段）：现已被第一区全面确定为IMT频段，成为全球统一频段。
1427-1518 MHz（L频段）：所有国家新确定的全球统一频段。
3300-3400 MHz：多国确定的全球频段（欧洲和北美除外）。
3400-3600 MHz（C频段）：现为所有国家确定的全球频段（欧洲已先行分配）
3600-3700 MHz（C频段）：多国确定的全球频段（非洲及亚太部分国家除外），欧洲自WRC-07起已开放该频段。
4800-4990 MHz：亚太少数国家新确定的频段。

特别值得注意的是3300-4990 MHz频段对5G的重要意义。作为高频段的新增频谱资源，该范围既适合需要高数据速率的新应用场景，也能支持合理尺寸的大规模MIMO天线阵列部署。由于这些频谱目前尚未被移动系统广泛使用，更便于分配大带宽频谱块，从而实现更宽的射频载波带宽，最终为用户提供更高数据速率。

WRC-15关于IMT的第二项重要成果是设立了新议题（1.13），要求在下届大会上研究24 GHz以上高频段用于5G移动服务的可行性。国际电联无线电通信部门（ITU-R）将在2019年前完成这些频段的研究，供WRC-19大会审议是否纳入IMT频段。这些频段主要面向IMT-2020系统部署，多数待研究频段目前已作为主要业务分配给移动服务（多数与固定/卫星业务共享），具体包括以下频段范围：

24.25-27.5 GHz ；
37-40.5 GHz；
42.5-43.5 GHz；
45.5-47 GHz；
47.2-50.2 GHz；
50.4-52.6 GHz ；
66-76 GHz ；
81-86 GHz。

国际移动通信（IMT）还需研究以下频段，这些频段目前尚未以主要业务身份划分给移动服务，需评估是否可调整划分以纳入移动业务：

31.8~33.4 GHz；
40.5~42.5 GHz；
47~47.2 GHz。

国际电联无线电通信部门（ITU-R）已成立特别任务组TG 5/1，负责开展新频段的共享与兼容性研究，并为2019年世界无线电通信大会（WRC'19）1.13议程项准备提案。该工作组将基于研究结果，记录频谱需求、技术运营特性（包括所研究频段内或相邻频段现有业务的保护标准）。作为研究输入，需提供IMT-2020的技术运营特性。3GPP于2017年1月标准化初期阶段提交了这些特性，即新空口（NR）的技术参数。

值得注意的是，还有大量其他已划分给移动业务（非IMT专用）的频段。这些频段在地区或国家层面也常被用于IMT。WRC-15期间曾有提议研究27.5~29.5 GHz用于IMT，但该频段未纳入5G/IMT-2020研究范围。不过该频段已计划在美国和韩国等地用于5G移动服务。对于20 GHz以下频段的5G/IMT-2020研究也有支持，但最终未被采纳。预计除ITU-R研究的频段外，6~20 GHz范围内多个频段将被考虑用于包括IMT在内的移动业务。例如美国联邦通信委员会（FCC）正就5925~7125 MHz频段的新用途（含下一代无线宽带服务）征询意见。

各地区IMT频段分配存在差异，这意味着全球无法实现单一频段漫游。但通过定义可实现真正全球漫游的最小频段集合，多频段终端设备能有效支持全球漫游。WRC-15确定的多数新频段具有全球或准全球属性，使得设备能用更少频段实现全球漫游，同时促进设备规模经济效应和网络部署。

3.1.2. 5G全球频谱情况

全球范围内对为5G部署提供频谱资源表现出极大兴趣。这一趋势由运营商及行业组织（如全球移动供应商协会和欧洲数字化协会）推动，同时得到各国各地区监管机构的支持。文献[56]对5G频谱现状进行了全面综述。在标准化方面，3GPP重点关注市场需求显著的频段。目标频谱可分为低频、中频和高频三个区间：

低频段对应现有2GHz以下的LTE频段，适合作为覆盖层提供包括室内场景的广域深度覆盖。其中600MHz（对应3GPP NR n71频段）和700MHz最受关注。由于频段较窄，低频段最大信道带宽预计为20MHz。美国考虑将600MHz频段用于NR早期部署，欧洲则将700MHz定为"先锋频段"之一。此外，3GHz以下多个LTE频段被确定为潜在"频谱重耕"对象，并已分配NR频段编号。鉴于这些频段多已部署LTE，NR预计将后续逐步引入。

中频段（3-6GHz）能通过更宽信道带宽实现覆盖、容量与高速率的平衡。全球最关注3300-4200MHz范围（对应3GPP NR n77/n78频段），其信道带宽可达100MHz。长期来看，单个运营商在该频段或可获得200MHz频谱资源，通过载波聚合实现全带宽部署。3300-4200MHz作为全球共性频段存在区域差异：欧洲主推3400-3800MHz，中国与印度规划3300-3600MHz，日本考虑3600-4200MHz。北美（3550-3700MHz 3700-4200MHz初期讨论）、拉美、中东、非洲、澳大利亚等地也规划相近频段。WRC-15会议上45国共同确认3300-3400MHz为IMT标识频段。中国（4800-5000MHz）和日本（4400-4900MHz）对更高频段也表现出浓厚兴趣。2-6GHz范围内还有多个LTE重耕候选频段被指定为NR频段。

高频段指24GHz以上毫米波频谱，最适合超高容量热点覆盖场景。24.25-29.5GHz范围（对应NR n257/n258频段）最受瞩目，其定义信道带宽可达400MHz，通过载波聚合还可实现更大带宽。如前述，毫米波对IMT属于全新领域：美国早期规划27.5-28.35GHz，欧洲将24.25-27.5GHz（"26GHz频段"）列为先锋频段（可能部分开放）。全球正评估24.25-29.5GHz不同子频段：日本首选27.5-29.5GHz，韩国侧重26.5-29.5GHz。总体而言该频段呈现全球共性下的区域差异。美国还规划37-40GHz频段，中国等众多地区也在考虑40GHz附近频段。

3.2. NR频段

新无线电（NR）既可在现有IMT频段部署，也可用于未来国际无线电大会（WRC）或地区组织可能规划的新频段。无线接入技术在不同频段运行的能力是全球移动服务的基础特性。多数2G、3G和4G设备均支持多频段覆盖，以实现全球漫游。从无线接入功能角度看，这对物理层规范（如NR规范）影响有限，这些规范并不限定具体频段。但由于NR覆盖的频谱范围极广，部分规范仅适用于特定频段，包括不同NR参数集的应用方式。

射频要求通常随频段差异而不同，NR与历代技术皆是如此。典型的频段特定要求包括：最大允许发射功率 、带外（OOB）辐射限制 以及接收机阻塞电平。这些差异源于监管机构施加的外部约束，或标准化过程中考虑的不同运营环境。

由于NR涵盖的频段范围极其宽广，频段间差异更为显著。在24GHz以上毫米波新频段部署NR时，终端设备和基站将采用部分创新技术，大规模MIMO、波束成形及高度集成的高级天线系统将更广泛应用。这导致射频要求的定义方式、性能评估的测量方法以及最终设定的限值标准都存在差异。

因此，3GPP Release 15工作范围内频段划分为两个频率范围：

频率范围1（FR1）：包含6GHz以下所有现存及新增频段；
频率范围2（FR2）：涵盖24.25-52.6GHz范围内的新增频段

未来3GPP版本可能扩展或新增频率范围。

NR（新空口）将运行的频段既包括成对频谱也包括非成对频谱，因此需要灵活的双工配置。为此，NR同时支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)操作模式。某些频段范围还被定义为补充下行链路(SDL)或补充上行链路(SUL)。

3GPP定义了工作频段，每个工作频段是包含特定射频要求的上行和/或下行频率范围。这些工作频段采用编号体系，NR频段编号为n1、n2、n3等。当相同频率范围被定义为不同无线接入技术的工作频段时，采用相同编号但使用不同书写形式：4G LTE频段采用阿拉伯数字(1,2,3等)，3G UTRA频段采用罗马数字(I,II,III等)。那些与NR采用相同配置的LTE工作频段通常被称为"LTE重耕频段"。

3GPP NR规范第15版包含26个频段范围1的工作频段和3个频段范围2的工作频段。NR频段编号方案遵循以下规则：

对于LTE重耕频段的NR，直接复用LTE频段编号并添加前缀"n"
新增NR频段分配规则：
- n65至n256保留给频段范围1的NR频段（部分频段也可用于LTE）
- n257至n512保留给频段范围2的新NR频段

该编号方案"节约"了频段编号，保持与LTE（及UTRA）的后向兼容性，且不会产生超过256（当前最大值）的新LTE编号。任何新增的LTE专属频段也可分配65以下的空闲编号。第15版中，频段范围1的工作频段为n1至n84，频段范围2的工作频段为n257至n260。

部分频段存在部分或完全重叠的情况。这通常是由于国际电联无线电通信部门（ITU-R）定义的频段在具体实施时存在地区性差异所致。与此同时，为了实现全球漫游功能，各频段之间需要保持高度通用性。基于全球、区域及本地频谱发展需求，首批频段被指定为通用陆地无线接入（UTRA）专用频段。完整的UTRA频段组后来在3GPP第8版标准中转移至LTE技术规范，后续版本又新增了更多频段。至第15版标准时，大量LTE频段现已转移至新空口（NR）技术规范。

3.3 6GHz以上射频辐射暴露

随着5G移动通信频段向6GHz以上扩展，现有关于人体暴露于射频电磁场（EMF）的法规可能将用户设备的最高输出功率限制在远低于低频段允许值的水平。国际射频电磁场暴露限值（如国际非电离辐射防护委员会ICNIRP建议值和美国联邦通信委员会FCC规定值）设定时保留了广泛的安全裕度，以防止组织因能量吸收导致的过热。在6-10GHz频段，基础限值从比吸收率（W/kg）转变为入射功率密度（W/m²），这主要是因为随着频率升高，组织中的能量吸收愈发集中于表层，导致测量难度增加。

研究表明，对于贴近人体使用的设备，从比吸收率限值过渡到功率密度限值时，最大允许输出功率会出现断层式下降。为符合ICNIRP对高频段的暴露限值，发射功率可能需比现有蜂窝技术降低多达10dB。6GHz以上的暴露限值似乎采用了比低频段更大的安全裕度，但缺乏明确的科学依据。

在低频段领域，多年来已投入大量精力研究辐射暴露特性并制定相关限值。随着6GHz以上频段在移动通信中的应用需求增长，相关研究力度有望加强，最终可能推动暴露限值的修订。IEEE最新发布的射频暴露标准（C95.1-2005、C95.1-2010a）中，过渡频率的不一致性已有所减弱。但此类标准尚未被任何国家法规采纳，其他标准化组织和监管机构协同解决该问题至关重要。否则，现行射频暴露法规可能严重限制高频段的覆盖能力------特别是对可穿戴设备、平板电脑和手机等贴身使用设备的最高发射功率造成显著制约。