為何中國5G不會陷入美國的「頻段危機」？靠的是華為、中興幾項絕招

6月6日上午，工信部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照，比原計劃提前1年，我國正式進入5G商用元年。

在此之前，美國、韓國已經在4月3日開啟5G網路服務，成為全球頭2個開通5G網路的國家。或許有人會問，在這方面，中國是不是已經落後了?

事實並非如此，在後期建設上，我國至少有2個優勢。

首先，美國的網路有根本性的缺陷。在全球都已Sub 6 GHz、C波段為主要頻段的情況下，美國過早把賭注押在了頻譜資源豐富但天生覆蓋率差的高頻毫米波上，而由於存在和美國海軍及民用衛星公司的利益糾葛，其國內已經出現「C波段危機」。其優質的C波段未來能否分配給運營商使用，尚不得而知。

中國5G無需面對這一問題。2018年，我國已明確5G頻譜規劃從Sub 6 GHz開始。在早前的試驗中，中國電信和中國聯通分別在3.5GHz附近的頻段獲得100MHz帶寬的頻譜資源，中國移動在2.6GHz附近獲得160MHz帶寬的頻譜資源，以及在4.9GHz附近的頻段上額外的100MHz頻譜資源。

即便是如此，這部分頻譜的頻率相對當前LTE網路仍然較高，路徑損耗較大，必須增加基站密度以滿足移動通信網路連續覆蓋的需要。早前有國內專家估算，C波段5G的基站數將是4G的4-5倍。中國都這樣了，美國高頻的毫米波網路更不用說。可以斷定，雖然在開通時間上落後一步，但在接下來的5G網路鋪設中，中國可以後來居上。

除了網路頻譜分配更加科學以外，我國5G建設的第2個優勢是，國內通信廠商在技術層面已經居於領先位置。尤其是在分配頻譜資源的問題上，華為、中興的幾項技術獨步天下：

上下行解耦

對於今年2月舉行的MWC，大多數人的注意力都被接連出現的摺疊手機吸引，忽視了一條重要新聞：華為的「5G上下行解耦」(5G Uplink and Downlink Decoupling)方案榮獲大會最佳無線技術突破獎。

該獎項是GSMA 設立的為表彰技術革新帶來用戶體驗明顯提升的技術的重要獎項，是通信界公認的最高榮譽之一。

之所以能夠奪得該獎項，無疑是因為這項技術展現的良好應用。華為公布的官方數據顯示，在上海、杭州中國移動外場的測試中實施上下行解耦方案後，1.8GHz相比3.5GHz上行, 5G室內體驗速率淺層區域提升2-3倍，深層區域提升5-6倍。

這裡先問一個問題：如果2個人站的很遠，靠吼叫對話，那麼決定他們之間最遠通訊距離的是誰?沒錯，是吼聲小的那個。

同理，移動通信實際上就像是基站和手機終端「對吼」，決定信號有效覆蓋範圍的實際上是手機。

具體說來，下行鏈路上的宏基站與上行鏈路上手機終端的發射功率具有相當大的差異，宏基站可以以上百瓦的功率進行發射，而手機的發射功率通常僅在毫瓦級，雙方處於手機聽得見基站，基站聽不見手機的狀態。

如果再加上基站側因大規模陣列天線增益、TDD模式下時隙配比差異帶來的增強，這種上下行覆蓋不平衡的現象將會越發嚴重。

怎麼解決上下行不平衡的問題，一直是通信行業思考的問題之一。

以往，行業所有的技術創新都是按照單頻段進行設計的，也就是手機與基站在上下行方向上綁定在一起，FDD頻段上下行成對，TDD上下行共用一段頻段，不可分割。這導致上下行覆蓋不平衡的問題難以得到根本性解決。畢竟單靠加大手機發射功率，怎麼也不可能達到基站的水平。

在這種情況下，華為另闢蹊徑，想到了另一種方法：直接改變以往單頻段通信的設計，讓上下行鏈路處於不同的頻段上，在基站享受高頻頻段大容量下行的同時，手機由覆蓋率更佳的低頻頻段承載。這就是上下行解耦技術。

2017年6月，以華為為代表率先提出了這種技術，引發了巨大反響，3GPP很快將其引入5G R15標準之中。根據華為專家團體寫就的《LTE/NR頻譜共享——5G標準之上下行解耦》一書所述，該技術典型布置場景如下：

「在應用上下行解耦時，一個蜂窩小區中的下行載波可以是一個時分雙工(Time Division Duplexing，TDD)」載波，在該TDD載波上還存在一個TDD的上行通道。因此，該蜂窩小區中存在一個下行載波和兩個上行載波，其中一個為增補上行(Supplementary Uplink，SUL)載波，另一個為普通上行載波。」

這麼做除了能提高基站和手機終端間的通信連續性，還有極佳的應用多業務適配能力。例如：

「網路可以將下載速率需求較高的多媒體業務和對時延敏感的IoT下行業務都承載在TDD載波上，這樣既能保證下行的低時延，又能通過大帶寬和低碼率等技術保證其可靠性。而對於時延敏感的IoT上行業務和反饋，以及對於時延不敏感的IoT上行業務，網路都可以將其承載在全上行載波上，同時保證上行的低時延和覆蓋性能……實現了不同需求的業務在同一蜂窩小區中的融合。」

超級微波

除了用創新思維開闢新道路以外，華為還在不斷挖掘舊技術的潛力。

在今年1月，央視曾為華為創始人任正非辦了一場專訪。在被問到產品是否會被禁入歐美市場時，任正非信心十足地表示「不買他們傻」，因為世界上能把微波和5G同時做得好的，只有華為一家。

這裡說的微波並非用於承載基站與終端之間的連接，而是說的基站與基站之間的信號接力，例如在2坐山間鋪設電纜太麻煩，那就在2個山頭上架設微波設備，進行空中的信號接力，因此微波通信也被稱為「接力通信」。

微波通信在業內並不是什麼新鮮東西，而是一項應用多年的傳統通信技術，常用於不便鋪設光纖和電纜的場所。只不過隨著這些年光纖的普及，這個行業一度沒落。

誰也沒有想到，5G竟然給微波行業帶來了起死回生的機會。前面說到，5G所需的基站密度較4G高出許多，而歐美許多地方相對來說地廣人稀，且存在土地私有化導致光纖鋪設困難等問題，要在基站間大規模實現光纖信號回傳很困難，退而求其次，微波就成了許多地區唯一可行的替代方式。

在此之前，微波通信有一項巨大的缺點——傳輸速率慢，傳統的微波速率是50Mbps，遠遠達不到5G信號傳輸的要求。由於行業投入減少，相關的技術瓶頸也遲遲未能突破。

華為卻一直在研究高速微波技術，且取得了巨大技術突破。在2017年MWC上，華為第1次展示了面向5G承載的微波解決方案。當時他們宣稱，通過採用雙頻微波、大容量E波段等技術，該方案的帶寬接入可以達到驚人的10-20Gbps，未來結合D波段、W波段，還可以達到50-100Gbps，完全滿足5G的要求。

就在當年，他們推出了全球首款傳輸容量為10Gbps的E波段微波產品RTN 380H，雖然面對的是運營商LTE/LTE-A業務部署，但他們承諾可以滿足後續面向5G平滑演進的需求。

今年MWC上，華為拿出了真正面向5G的解決方案——5G微波「1 2」極簡架構。該架構可以在不同承載場景下，通過「1」面雙頻天線 「2」個任意頻段(6-86GHz)射頻單元組合，以極簡的結構提供最大20Gbps的帶寬，可節省50%以上的鐵塔空間佔用和安裝交付花費。

今年4月，寧波移動在鎮海區甬江口海域偏遠的七里峙島開通了全國首個移動5G 華為微波基站，實現了對寧波港金塘錨地、航線，及甬舟高速等周邊偏遠區域的5G覆蓋。

空分復用

雖然光芒一直潛藏在華為之下，但作為全球數一數二的通信廠商之一，在5G上，中興也有自己的領先技術，比如曾登上過央視紀錄片《大國重器》的空分復用技術。

2013年，中興開始研究空分復用技術，是最早從事空分復用技術研發的公司。該技術和3G時代的碼分多址技術有些相似，都是在同一個頻段的網路中分出多路信號。

不同點在於，碼分多址技術並不能提升極限頻譜效率。該技術採用正交碼區分用戶，多個正交碼之間形成一個自干擾系統，為了滿足正交條件，所有用戶都必須降低傳輸速率，理論上如果N個用戶同時通信，則每個用戶最多用1/N的速率通信。

而空分復用在多個用戶同時通信的情況下，各個用戶不需要降低速率，這樣就成倍提升了頻譜效率。

形象地說，移動通信就像高速公路。升級技術最簡單的方法就是花錢「擴建」，例如將2車道的高速公路擴建成8車道，或是將原來2車道的高速公路修建成上下2層的立體車道，效果非常直接，但成本也很高。

空分復用技術通過自適應天線陣列將空間分割，在不同的方向上形成不同的波束，每個波束可提供一個無其他用戶干擾的唯一信道，進而讓同一頻段在不同的空間內得以重複利用。

這就像是在高速公路上看到其他的車，並且很多車在同一條車道上，但是對方就像空氣一樣，互不影響。也就是在不擴建高速公路，也不調整汽車的情況下提升流量，是效率最高的方法。

由這項技術衍生出的具體解決方案就是已經被納入5G網路標準的Massive MIMO，也就是大規模多入多出。依靠其在空分復用方面的技術領先，中興率先研發了TDD Massive MIMO和FDD Massive MIMO。

值得一提的是，以上3項技術僅僅是中國廠商技術領先的冰山一角。根據專利分析廠商 IPLytics 的最新統計資料，截至 2019 年 3 月，中國廠商已申請全球主要5G專利的34%，領跑全球，餘下的韓國三星和LG佔25%，美國和芬蘭各佔14%，瑞典占近8%，日本佔5%。

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