600MHz频段来了，它会是新的黄金频段吗？

国王长了驴耳朵

今年6月，在3GPP的TSG RAN工作组会议上，一项关于600MHz 5G的新工作项目（Work Item）得到了正式批准。
这个频段，被命名为APT 600MHz频段。（APT就是Asia-Pacific Telecom，亚太电信组织。）

对于这个APT 600MHz，你可能会有一系列疑问——

咱们国家不是刚上700MHz吗？怎么这么快就又出了个APT 600MHz? 另外，600MHz 5G不是早在美国使用了吗? T-Mobile的5G就是600MHz啊？这次3GPP是闹的哪一出？

笔者有幸参与过APT 600MHz的预研和国际推动。今天写这篇文章，和大家聊聊APT 600MHz的那些事儿。



说到APT 600MHz，就不得不先回顾一下APT 700MHz的历史。

APT 700MHz是3GPP band 28，也是目前中国广电5G使用的频段。这个频段被称为黄金频段，其原因是低频率的低衰减特性，覆盖范围较广，能有效降低建网成本。


覆盖与网络容量之间的权衡

目前，APT 700MHz是国际上4G LTE使用最普遍的频段。

APT 700MHz的最早提出者之一，是新西兰Spark公司（当地第一大移动通信运营商）的一位IEEE Fellow，曼索·沙菲（Mansoor Shafi）教授。

一开始的700MHz规划，是基于美国Digital Dividend的版本。沙菲教授当时认为，美国的700MHz划分过于复杂（如图1所示），如果硬搬到亚太地区使用，并不适合亚太地区各国目前的频谱状况。对于运营商来说，也会增加设备部署的复杂程度。


美国的700MHz Digital Dividend（上图）和APT 700MHz（下图）的对比

新西兰国家太小，只有500万人口，无法靠自己的市场规模支撑起一整套从基站到终端的生态系统。

于是，沙菲教授联合澳大利亚的运营商Telstra，在2008年亚太地区的APT无线工作组会议上，正式提出APT 700MHz。

让澳大利亚、新西兰这两个国家意想不到的是，由于该频段符合ITU Region 3（亚太）地区大部分国家的频段划分，很快这个频段方案就被南美洲，东北亚一些国家所采纳。随着生态系统的强劲发展，欧洲的运营商们也对该频段产生了浓厚的兴趣。

最终，APT 700MHz被ITU Region 2（欧洲，非洲，中东地区）采用，成为4G LTE最成功的一个国际频段。

3GPP将APT 700MHz命名为Band 28。该频段采用频分双工FDD模式，上行频率为703-748MHz，下行频率为758-803MHz，中间10MHz为上下行的保护带。

作为APT 700MHz的发起国，新西兰早在2013年就开始部署了700MHz的4G网络。在我们国家，大家都知道，700MHz频段属于中国广电，正在用于与移动进行5G共建共享。


地图中蓝色的国家和地区采用了APT 700MHz方案

由于低频段的稀缺，在700MHz尘埃落定后不久，国际上就开始了600MHz的规划。

在WRC-15的决议中，关于470-694MHz范围内的移动通信规划，被提上了国际议程。而这个频段的持有者，为广播电视业务。
2017年，美国成为第一个拍卖600MHz频段的国家。北美的600MHz为3GPP Band 71，采用FDD模式，下行频段为617MHz-652MHz，上行则为663-698MHz。

T-Mobile成为600MHz频谱的最大持有者，其600MHz 4G网络早在2018年就开始部署，去年T-Mobile甚至推出了基于600MHz的独立5G网络。


3GPP band 41，北美600MHz频段

时间来到了2020年初，WRC-19刚刚结束。

我记得某天下午，沙菲教授非常兴奋地来拜访新西兰频谱局（当时笔者在这里工作），说道：

“我计划给在下一次的3GPP RAN4会议上，提出APT版本的600MHz。APT版本的600MHz将目前北美的600MHz延伸到了703MHz，采用反向双工的模式与APT 700MHz背靠背衔接，没有一点频谱资源浪费。这个方案更适合目前区域700MHz的部署，能更有效地扩充现有的低频容量。希望新西兰频谱局能够帮助我，一起在APT的无线工作组会议推广这个方案。”

沙菲教授的这个想法非常的好。

从下图中可以看到，如果亚太区域使用北美的600MHz方案，将导致698-703MHz之间5MHz频段的浪费。这对于寸土寸金的低频段实在是非常可惜的。


北美600MHz与APT 700MHz的频段分布

沙菲教授当时给我们展示的APT 600MHz规划有两个版本，分别是：B1，下行：612-652MHz  上行：663-703MHzB2，下行：617-657MHz  上行：663-703MHz


APT 600MHz的两种选项，与APT 700MHz可以完美衔接

两种方案各有千秋。

如下图所示，B1的上下行双工间隔为11MHz，手机采用单个双工器就可以达到杂散抑制要求。但由于600MHz目前是广播电视频率，频率向低延伸到612MHz，就意味着更多的广播电视频段需要让出来，给移动通信使用。这在规划上会遇到更多阻力。



APT 600MHZ Option B1方案和双工器仿真性能

而B2的方案，下行只到617MHz，对广播电视的频率影响比B1小。但B2的方案中，上下行双工器间隔只有6MHz，保护带很窄，手机中不得不需要两个双工器来解决抑制需求。

如下图的35MHz+35MHz分段架构所示，双工器1工作在622-657MHz/668-703MHz，双工器2工作在617-652MHz/663-698MHz，手机在用户接入具体频段时，采用两个双工器切换来达到要求。

这种做法其实并不新鲜。早在APT 700MHz的初期，由于当时材料和技术的限制，双工器的性能有限，当时业界的方案就是两个双工器切换。

这种方法还有个限制是，用户最多只能使用到35MHz频谱接入，而3GPP在sub-1GHz上最大支持40MHz，相当于有5MHz资源被限制了（由于3GPP暂时还没给出600MHz的具体带宽配置，这里采用APT 700MHz作为参考）。

有关双工器组合的具体可行性研究报告，可以参考3GPP TR38.860。


APT 600MHZ Option B2 采用35MHz+35MHz的组合双工器方案

两种方案都采用了反向双工，即下行频率在低频，上行频率在高频，与传统的FDD频率相反。

这是因为，为了与APT 700MHz能够很好地衔接，不可能在APT 700MHz的上行频段旁边规划一个基站发射的下行频段，这会对700MHz的上行（基站接收）产生有害干扰。

仅有技术的可行性，是不够的。一个方案想要成为国际接受的方案，必须在国际会议上获得一致通过。这其中，难免触碰到多方利益，涉及到经济政治等多方因素。

比如前面说到的，对于广播电视频率的清理，会导致传统广播电视公司的强烈反对。

在2021-2022年的三次AWG无线工作组会议中，由于各国和各企业代表利益不同，方案经历了激烈的辩论。

主要的反对方，一个是支持北美600MHz的运营商们。他们希望能将目前的北美600MHz拿过来直接使用，尽快推进低频段5G的部署。如果等待APT 600MHz，从会议通过、预研，到产品推出、频段开放，可能需要很长的时间。

另一个反对方，是终端企业。他们也希望亚太区域的国家可以使用北美600MHz频段，来避免手机射频前端双工器数量的增加。
最终经过多轮辩论，加上印度的强力支持，APT的无线工作组最终成功确定以B1为APT 600MHz的首选方案，并正式联络3GPP进行可行性研究。

爱立信的标准代表，也在APT的无线工作组上表示出了对APT 600MHz的兴趣，并最终推动成为了3GPP的一个研究项目（Study Item）。（注，3GPP的研究通常是先以study item开始，通过方案论证，经过3GPP代表通过后才可以正式立项，成为Work Item）。

在6月份，3GPP完成了研究，正式将APT 600MHz定为Work Item，有望在Release 18正式推出该频段的射频要求。

3GPP最终采用的，是APT无线工作组推荐的B1方式，即一个双工器的频段规划方案，这对于亚太地区的移动通信行业，无疑是巨大的成功。


3GPP的APT 600MHz频段

APT 600MHz的确定具有重要的意义。有着之前APT 700MHz的成功经验，APT 600MHz与现在的700MHz将是未来的低频段5G的核心部分，肩负了地广人稀的覆盖目标，乡村无线宽带接入的容量需求。

在我国，600MHz的持有者还是中国广电。可以说，中国广电未来在低频段5G上的优势，将是压倒性的。

—— 全文完 ——

本文作者：唐欣（Spectrum Lab技术总监）