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  • 世界速讀:600MHz頻段來了,它會是新的黃金頻段嗎?

    今年6月,在3GPP的TSG RAN工作組會議上,一項關于600MHz 5G的新工作項目(Work Item)得到了正式批準。

    這個頻段,被命名為APT 600MHz頻段。(APT就是Asia-Pacific Telecom,亞太電信組織。)

    對于這個APT 600MHz,你可能會有一系列疑問——


    (資料圖)

    咱們國家不是剛上700MHz嗎?怎么這么快就又出了個APT 600MHz? 另外,600MHz 5G不是早在美國使用了嗎? T-Mobile的5G就是600MHz???這次3GPP是鬧的哪一出?

    筆者有幸參與過APT 600MHz的預研和國際推動。今天寫這篇文章,和大家聊聊APT 600MHz的那些事兒。

    說到APT 600MHz,就不得不先回顧一下APT 700MHz的歷史。

    APT 700MHz是3GPP band 28,也是目前中國廣電5G使用的頻段。這個頻段被稱為黃金頻段,其原因是低頻率的低衰減特性,覆蓋范圍較廣,能有效降低建網成本。

    覆蓋與網絡容量之間的權衡

    目前,APT 700MHz是國際上4G LTE使用最普遍的頻段。

    APT 700MHz的最早提出者之一,是新西蘭Spark公司(當地第一大移動通信運營商)的一位IEEE Fellow,曼索·沙菲(Mansoor Shafi)教授。

    一開始的700MHz規劃,是基于美國Digital Dividend的版本。沙菲教授當時認為,美國的700MHz劃分過于復雜(如圖1所示),如果硬搬到亞太地區使用,并不適合亞太地區各國目前的頻譜狀況。對于運營商來說,也會增加設備部署的復雜程度。

    美國的700MHz Digital Dividend(上圖)和APT 700MHz(下圖)的對比

    新西蘭國家太小,只有500萬人口,無法靠自己的市場規模支撐起一整套從基站到終端的生態系統。

    于是,沙菲教授聯合澳大利亞的運營商Telstra,在2008年亞太地區的APT無線工作組會議上,正式提出APT 700MHz。

    讓澳大利亞、新西蘭這兩個國家意想不到的是,由于該頻段符合ITU Region 3(亞太)地區大部分國家的頻段劃分,很快這個頻段方案就被南美洲,東北亞一些國家所采納。隨著生態系統的強勁發展,歐洲的運營商們也對該頻段產生了濃厚的興趣。

    最終,APT 700MHz被ITU Region 2(歐洲,非洲,中東地區)采用,成為4G LTE最成功的一個國際頻段。

    3GPP將APT 700MHz命名為Band 28。該頻段采用頻分雙工FDD模式,上行頻率為703-748MHz,下行頻率為758-803MHz,中間10MHz為上下行的保護帶。

    作為APT 700MHz的發起國,新西蘭早在2013年就開始部署了700MHz的4G網絡。在我們國家,大家都知道,700MHz頻段屬于中國廣電,正在用于與移動進行5G共建共享。

    由于低頻段的稀缺,在700MHz塵埃落定后不久,國際上就開始了600MHz的規劃。

    在WRC-15的決議中,關于470-694MHz范圍內的移動通信規劃,被提上了國際議程。而這個頻段的持有者,為廣播電視業務。

    2017年,美國成為第一個拍賣600MHz頻段的國家。北美的600MHz為3GPP Band 71,采用FDD模式,下行頻段為617MHz-652MHz,上行則為663-698MHz。

    T-Mobile成為600MHz頻譜的最大持有者,其600MHz 4G網絡早在2018年就開始部署,去年T-Mobile甚至推出了基于600MHz的獨立5G網絡。

    3GPP band 41,北美600MHz頻段

    時間來到了2020年初,WRC-19剛剛結束。

    我記得某天下午,沙菲教授非常興奮地來拜訪新西蘭頻譜局(當時筆者在這里工作),說道:

    “我計劃給在下一次的3GPP RAN4會議上,提出APT版本的600MHz。APT版本的600MHz將目前北美的600MHz延伸到了703MHz,采用反向雙工的模式與APT 700MHz背靠背銜接,沒有一點頻譜資源浪費。這個方案更適合目前區域700MHz的部署,能更有效地擴充現有的低頻容量。希望新西蘭頻譜局能夠幫助我,一起在APT的無線工作組會議推廣這個方案?!?/p>

    沙菲教授的這個想法非常的好。

    從下圖中可以看到,如果亞太區域使用北美的600MHz方案,將導致698-703MHz之間5MHz頻段的浪費。這對于寸土寸金的低頻段實在是非??上У摹?/p>

    北美600MHz與APT 700MHz的頻段分布

    沙菲教授當時給我們展示的APT 600MHz規劃有兩個版本,分別是:

    B1,下行:612-652MHz上行:663-703MHz

    B2,下行:617-657MHz上行:663-703MHz

    APT 600MHz的兩種選項,與APT 700MHz可以完美銜接

    兩種方案各有千秋。

    如下圖所示,B1的上下行雙工間隔為11MHz,手機采用單個雙工器就可以達到雜散抑制要求。但由于600MHz目前是廣播電視頻率,頻率向低延伸到612MHz,就意味著更多的廣播電視頻段需要讓出來,給移動通信使用。這在規劃上會遇到更多阻力。

    APT 600MHZ Option B1方案和雙工器仿真性能

    而B2的方案,下行只到617MHz,對廣播電視的頻率影響比B1小。但B2的方案中,上下行雙工器間隔只有6MHz,保護帶很窄,手機中不得不需要兩個雙工器來解決抑制需求。

    如下圖的35MHz+35MHz分段架構所示,雙工器1工作在622-657MHz/668-703MHz,雙工器2工作在617-652MHz/663-698MHz,手機在用戶接入具體頻段時,采用兩個雙工器切換來達到要求。

    這種做法其實并不新鮮。早在APT 700MHz的初期,由于當時材料和技術的限制,雙工器的性能有限,當時業界的方案就是兩個雙工器切換。

    這種方法還有個限制是,用戶最多只能使用到35MHz頻譜接入,而3GPP在sub-1GHz上最大支持40MHz,相當于有5MHz資源被限制了(由于3GPP暫時還沒給出600MHz的具體帶寬配置,這里采用APT 700MHz作為參考)。

    有關雙工器組合的具體可行性研究報告,可以參考3GPP TR38.860。

    APT 600MHZ Option B2采用35MHz+35MHz的組合雙工器方案

    兩種方案都采用了反向雙工,即下行頻率在低頻,上行頻率在高頻,與傳統的FDD頻率相反。

    這是因為,為了與APT 700MHz能夠很好地銜接,不可能在APT 700MHz的上行頻段旁邊規劃一個基站發射的下行頻段,這會對700MHz的上行(基站接收)產生有害干擾。

    僅有技術的可行性,是不夠的。一個方案想要成為國際接受的方案,必須在國際會議上獲得一致通過。這其中,難免觸碰到多方利益,涉及到經濟政治等多方因素。

    比如前面說到的,對于廣播電視頻率的清理,會導致傳統廣播電視公司的強烈反對。

    在2021-2022年的三次AWG無線工作組會議中,由于各國和各企業代表利益不同,方案經歷了激烈的辯論。

    主要的反對方,一個是支持北美600MHz的運營商們。他們希望能將目前的北美600MHz拿過來直接使用,盡快推進低頻段5G的部署。如果等待APT 600MHz,從會議通過、預研,到產品推出、頻段開放,可能需要很長的時間。

    另一個反對方,是終端企業。他們也希望亞太區域的國家可以使用北美600MHz頻段,來避免手機射頻前端雙工器數量的增加。

    最終經過多輪辯論,加上印度的強力支持,APT的無線工作組最終成功確定以B1為APT 600MHz的首選方案,并正式聯絡3GPP進行可行性研究。

    愛立信的標準代表,也在APT的無線工作組上表示出了對APT 600MHz的興趣,并最終推動成為了3GPP的一個研究項目(Study Item)。(注,3GPP的研究通常是先以study item開始,通過方案論證,經過3GPP代表通過后才可以正式立項,成為Work Item)。

    在6月份,3GPP完成了研究,正式將APT 600MHz定為Work Item,有望在Release 18正式推出該頻段的射頻要求。

    3GPP最終采用的,是APT無線工作組推薦的B1方式,即一個雙工器的頻段規劃方案,這對于亞太地區的移動通信行業,無疑是巨大的成功。

    3GPP的APT 600MHz頻段

    APT 600MHz的確定具有重要的意義。有著之前APT 700MHz的成功經驗,APT 600MHz與現在的700MHz將是未來的低頻段5G的核心部分,肩負了地廣人稀的覆蓋目標,鄉村無線寬帶接入的容量需求。

    在我國,600MHz的持有者還是中國廣電。可以說,中國廣電未來在低頻段5G上的優勢,將是壓倒性的。

    本文來自微信公眾號“鮮棗課堂”(ID:xzclasscom),作者:唐欣(Spectrum Lab技術總監),36氪經授權發布。

    標簽: 移動通信 亞太地區