聊聊APT 600MHz的那些事兒

今年6月，在3GPP的TSG RAN工作組會(huì)議上，一項(xiàng)關(guān)于600MHz 5G的新工作項(xiàng)目(Work Item)得到了正式批準(zhǔn)。

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

對(duì)于這個(gè)APT 600MHz，你可能會(huì)有一系列疑問(wèn)——

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

筆者有幸參與過(guò)APT 600MHz的預(yù)研和國(guó)際推動(dòng)。今天寫(xiě)這篇文章，和大家聊聊APT 600MHz的那些事兒。

說(shuō)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(guó)廣電5G使用的頻段。這個(gè)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(wǎng)成本。

覆蓋與網(wǎng)絡(luò)容量之間的權(quán)衡

目前，APT 700MHz是國(guó)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(dāng)?shù)氐谝淮笠苿?dòng)通信運(yùn)營(yíng)商)的一位IEEE Fellow，曼索·沙菲(Mansoor Shafi)教授。

一開(kāi)始的700MHz規(guī)劃，是基于美國(guó)Digital Dividend的版本。沙菲教授當(dāng)時(shí)認(rèn)為，美國(guó)的700MHz劃分過(guò)于復(fù)雜(如圖1所示)，如果硬搬到亞太地區(qū)使用，并不適合亞太地區(qū)各國(guó)目前的頻譜狀況。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，也會(huì)增加設(shè)備部署的復(fù)雜程度。

美國(guó)的700MHz Digital Dividend(上圖)和APT 700MHz(下圖)的對(duì)比

新西蘭國(guó)家太小，只有500萬(wàn)人口，無(wú)法靠自己的市場(chǎng)規(guī)模支撐起一整套從基站到終端的生態(tài)系統(tǒng)。

于是，沙菲教授聯(lián)合澳大利亞的運(yùn)營(yíng)商Telstra，在2008年亞太地區(qū)的APT無(wú)線工作組會(huì)議上，正式提出APT 700MHz。

讓澳大利亞、新西蘭這兩個(gè)國(guó)家意想不到的是，由于該頻段符合ITU Region 3(亞太)地區(qū)大部分國(guó)家的頻段劃分，很快這個(gè)頻段方案就被南美洲，東北亞一些國(guó)家所采納。隨著生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)勁發(fā)展，歐洲的運(yùn)營(yíng)商們也對(duì)該頻段產(chǎn)生了濃厚的興趣。

最終，APT 700MHz被ITU Region 2(歐洲，非洲，中東地區(qū))采用，成為4G LTE最成功的一個(gè)國(guó)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(hù)帶。

作為APT 700MHz的發(fā)起國(guó)，新西蘭早在2013年就開(kāi)始部署了700MHz的4G網(wǎng)絡(luò)。在我們國(guó)家，大家都知道，700MHz頻段屬于中國(guó)廣電，正在用于與移動(dòng)進(jìn)行5G共建共享。

地圖中藍(lán)色的國(guó)家和地區(qū)采用了APT 700MHz方案

由于低頻段的稀缺，在700MHz塵埃落定后不久，國(guó)際上就開(kāi)始了600MHz的規(guī)劃。

在WRC-15的決議中，關(guān)于470-694MHz范圍內(nèi)的移動(dòng)通信規(guī)劃，被提上了國(guó)際議程。而這個(gè)頻段的持有者，為廣播電視業(yè)務(wù)。

2017年，美國(guó)成為第一個(gè)拍賣(mài)600MHz頻段的國(guó)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(wǎng)絡(luò)早在2018年就開(kāi)始部署，去年T-Mobile甚至推出了基于600MHz的獨(dú)立5G網(wǎng)絡(luò)。

3GPP band 41，北美600MHz頻段

時(shí)間來(lái)到了2020年初，WRC-19剛剛結(jié)束。

我記得某天下午，沙菲教授非常興奮地來(lái)拜訪新西蘭頻譜局(當(dāng)時(shí)筆者在這里工作)，說(shuō)道：

“我計(jì)劃給在下一次的3GPP RAN4會(huì)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(méi)有一點(diǎn)頻譜資源浪費(fèi)。這個(gè)方案更適合目前區(qū)域700MHz的部署，能更有效地?cái)U(kuò)充現(xiàn)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(wú)線工作組會(huì)議推廣這個(gè)方案。”

沙菲教授的這個(gè)想法非常的好。

從下圖中可以看到，如果亞太區(qū)域使用北美的600MHz方案，將導(dǎo)致698-703MHz之間5MHz頻段的浪費(fèi)。這對(duì)于寸土寸金的低頻段實(shí)在是非?？上У?。

北美600MHz與APT 700MHz的頻段分布

沙菲教授當(dāng)時(shí)給我們展示的APT 600MHz規(guī)劃有兩個(gè)版本，分別是：B1，下行：612-652MHz 上行：663-703MHzB2，下行：617-657MHz 上行：663-703MHz

APT 600MHz的兩種選項(xiàng)，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(jī)采用單個(gè)雙工器就可以達(dá)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(lái)，給移動(dòng)通信使用。這在規(guī)劃上會(huì)遇到更多阻力。

APT 600MHZ Option B1方案和雙工器仿真性能

而B(niǎo)2的方案，下行只到617MHz，對(duì)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(hù)帶很窄，手機(jī)中不得不需要兩個(gè)雙工器來(lái)解決抑制需求。

如下圖的35MHz+35MHz分段架構(gòu)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(jī)在用戶接入具體頻段時(shí)，采用兩個(gè)雙工器切換來(lái)達(dá)到要求。

這種做法其實(shí)并不新鮮。早在APT 700MHz的初期，由于當(dāng)時(shí)材料和技術(shù)的限制，雙工器的性能有限，當(dāng)時(shí)業(yè)界的方案就是兩個(gè)雙工器切換。

這種方法還有個(gè)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(dāng)于有5MHz資源被限制了(由于3GPP暫時(shí)還沒(méi)給出600MHz的具體帶寬配置，這里采用APT 700MHz作為參考)。

有關(guān)雙工器組合的具體可行性研究報(bào)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(tǒng)的FDD頻率相反。

這是因?yàn)?，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(guī)劃一個(gè)基站發(fā)射的下行頻段，這會(huì)對(duì)700MHz的上行(基站接收)產(chǎn)生有害干擾。

僅有技術(shù)的可行性，是不夠的。一個(gè)方案想要成為國(guó)際接受的方案，必須在國(guó)際會(huì)議上獲得一致通過(guò)。這其中，難免觸碰到多方利益，涉及到經(jīng)濟(jì)政治等多方因素。

比如前面說(shuō)到的，對(duì)于廣播電視頻率的清理，會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)廣播電視公司的強(qiáng)烈反對(duì)。

在2021-2022年的三次AWG無(wú)線工作組會(huì)議中，由于各國(guó)和各企業(yè)代表利益不同，方案經(jīng)歷了激烈的辯論。

主要的反對(duì)方，一個(gè)是支持北美600MHz的運(yùn)營(yíng)商們。他們希望能將目前的北美600MHz拿過(guò)來(lái)直接使用，盡快推進(jìn)低頻段5G的部署。如果等待APT 600MHz，從會(huì)議通過(guò)、預(yù)研，到產(chǎn)品推出、頻段開(kāi)放，可能需要很長(zhǎng)的時(shí)間。

另一個(gè)反對(duì)方，是終端企業(yè)。他們也希望亞太區(qū)域的國(guó)家可以使用北美600MHz頻段，來(lái)避免手機(jī)射頻前端雙工器數(shù)量的增加。

最終經(jīng)過(guò)多輪辯論，加上印度的強(qiáng)力支持，APT的無(wú)線工作組最終成功確定以B1為APT 600MHz的首選方案，并正式聯(lián)絡(luò)3GPP進(jìn)行可行性研究。

愛(ài)立信的標(biāo)準(zhǔn)代表，也在APT的無(wú)線工作組上表示出了對(duì)APT 600MHz的興趣，并最終推動(dòng)成為了3GPP的一個(gè)研究項(xiàng)目(Study Item)。(注，3GPP的研究通常是先以study item開(kāi)始，通過(guò)方案論證，經(jīng)過(guò)3GPP代表通過(guò)后才可以正式立項(xiàng)，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(wú)線工作組推薦的B1方式，即一個(gè)雙工器的頻段規(guī)劃方案，這對(duì)于亞太地區(qū)的移動(dòng)通信行業(yè)，無(wú)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(jīng)驗(yàn)，APT 600MHz與現(xiàn)在的700MHz將是未來(lái)的低頻段5G的核心部分，肩負(fù)了地廣人稀的覆蓋目標(biāo)，鄉(xiāng)村無(wú)線寬帶接入的容量需求。

在我國(guó)，600MHz的持有者還是中國(guó)廣電。可以說(shuō)，中國(guó)廣電未來(lái)在低頻段5G上的優(yōu)勢(shì)，將是壓倒性的。

審核編輯：湯梓紅