頻譜的故事(3) 爭奪主幹道

在《頻譜的故事(1)從甚低頻到太赫茲輻射》中，我們知道了無論是2G還是Wi-Fi，無論是5G還是微波爐都在2GHz附近頻段展開。如果把頻段資源看作城市道路交通，那2GHz~3GHz的區域幾乎就是城市的主幹道。在這個頻段下，手機通訊、藍牙、Wi-Fi、無繩電話等大量的設備並存，如何確保眾多設備相安無事？如何在有限的帶寬下獲得最大的傳輸率？

道路上有虛線、實線、雙實線來確保各行其道，在無線通訊領域，確保各行其道的是網路制式和協議。在80年代中期，模擬蜂窩移動通信系統剛投入市場之時，歐美就著手研發基於數技術的第二代通訊技術，歐洲方面希望以GSM（Global System for Mobile Communications，全球通）作為一個全球通用通訊標準，可美國方面力挺高通（Qualcomm）主導CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）技術。GSM、CDMA採用了不同技術，因此終端（手機）也劃分GSM手機、CDMA手機，GSM手機無法運行在CDMA網路下，反之亦然，但技術標準完善確保了設備之間通訊不會互相干擾。

通訊標準的分裂在3G依然繼續，形成了一個以WCDMA、CDMA為主，TD-SCDMA為輔的新格局，直到4G時代分裂才趨於結束，市面不再以TDD-LTE、FDD-LTE劃分手機，4G+出現進一步縮小終端間的差別。

可手機不是唯一佔用UHF特高頻的通訊設備，隨著技術的發展，藍牙、Wi-Fi等無線技術也要佔用2GHz~3GHz區域，甚至是一個微波爐也要「佔用」珍貴的無線電資源，那如何確保不同產品、不同無線技術互補干擾呢。要解決這一問題首先是將無線電資源劃分為授權頻段與非授權頻段，授權必須獲得當地政府授權，比如說中國移動獲得了3G牌照，意思就是中國獲移動得了某些頻段的授權，非授權頻段屬開放頻道，誰都可以使用。其次是即使是運行在同一頻段，不同無線標準運行的具體頻率也略有差異。

車道標識——頻段與頻寬

從3G時代開始，我們能看見一種被稱為頻段的東西，如頻段1（Band1）、頻段2(Band2)等等。頻段就是一定的頻率範圍，它的出現要追溯到1985年ITU制定2G標準時候，規定了GSM只能運行在900MHz、1800MHz等授權頻段之上，頻段就好比現實生活中車道編碼，定義了所在位置，無線電能在哪個頻率範圍下傳播。

進入4G時代，理論傳輸帶寬已經超過100Mbps了，要實現如此高帶寬自然需要更多頻段，時至今天在全球範圍內用於4G通訊的頻段已經超過40個了，而且4G通訊中FDD-LTE採用的是OFDMA正交頻分多址技術，同一個頻段下採用完全不同頻率範圍完成上下行，因此4G通訊佔用的頻段極其之多。

另一方面每個國家、每個運營商運行4G的頻段都不一樣，比如說在頒發4G牌照之初中國移動共獲得130MHz，分別為1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz的頻段資源。因此幾模幾頻、全網通的概念也應運而生，其中後者代表了終端設備在每一個授權頻道下都能正常運行。

頻段是車道編號，那頻寬（頻段帶寬）就是車道的寬度了。如果把數據當作貨物，那車道越寬，就能容納越大的貨車，每次運輸的貨物越多。在絕大部分時候，每個國家（通訊制式）的車道寬度都是均勻的，比如說3G最高頻寬只有5MHz，提高貨運量最簡單方式是增加車道的寬度，因此4G最高頻寬提高到了20MHz。

可頻寬不是無限制增加的，要準備進一步提高貨運量，在頻寬不變的情況只好增加頻寬數量了，也就是合并車道使用。高通X16 LTE數據機上就藉助了載波聚合技術（Carrier Aggregation），將4個20MHz頻段合并使用，實現了1Gbps的下行速度。

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