700MHz为何被称为黄金频段

　　日前，中国广电携 700MHz 正式入局，成为了名副其实的第四家移动运营商。
　　700MHz 被称作移动通信的 ＂黄金频段＂，在 4G 时代就曾引爆过很多话题，它到底因何备受关注呢？
　　本文从标准、频谱特点入手，简要分析 700MHz 的背景、现状以及优劣势，并介绍 700MHz 的关键技术、建设方案、应用场景、产业链现状、未来趋势等。700MHz 的定义及标准
　　全球的无线电频谱资源由国际电信联盟（ITU）按照不同的无线电传输技术和应用进行分配。700MHz 在电信领域，泛指介于 700MHz～800MHz 附近的无线电波频谱资源 。
　　700MHz 位于特高频 UHF(300MHz～3000MHz）范围内，由于频率低、覆盖范围广、穿透力强，在全球最早被广泛用于广播电视业务 。但随着数字电视技术及无线通信技术发展，700MHz 被重新规划，用于频谱资源更加缺乏的移动通信服务。ITU 对 700MHz 的重新定义
　　2000 年以后，数字地面广播技术在欧洲成为主流，部分模拟电视信号频段被空置，频谱利用率较低。同时，移动宽带服务需求量伴随智能手机的普及而快速增长，却又缺乏足够的频谱支持。
　　2007 年，ITU 在世界无线电通信大会 WRC-07 上，决定将原有模拟信号使用的 698MHz～806MHz 频段（通称 700MHz 频段），用于移动通信业务。在 2015 年的 WRC-15 大会上，ITU 明确提出释放原广播电视业务占用的 700MHz 部分频谱资源，在欧洲、非洲、中东和中亚地区用于移动通信服务。3GPP 对 700MHz 的标准定义
　　3GPP 在 Release15 版本中，将 5G 无线（NR）频谱定义为两大频谱范围（简称 FR），即 FR1 和 FR2。FR1 是指较低频段 450MHz～6GHz，也被称为 Sub6G；FR2 是指较高频段 24.2GHz～52.6GHz，也就是毫米波的频段。
　　700MHz 在 FR1 中被定义为 n28 频段，上行 703MHz～748MHz，下行 758MHz～803MHz，采用频分双工 FDD（Frequency-division Duplex）模式。国外 700MHz 频段发展情况
　　700MHz 频段因具有强穿透、广覆盖等优良特性，被欧盟委员会认为是可以覆盖整个欧洲（包括农村及偏远地区）的最优质的互联网接入，同时还能促进广播电视高效利用无线电频谱技术，被称为 ＂数字红利＂。
　　2015 年欧盟委员会就释放 700MHz 频段用于移动宽带领域，在欧盟范围内发出公开征询，得到 60% 以上机构的认可。随后在 2016 年，欧盟委员会明确批准所有欧盟成员国将 700MHz 频段用于移动通信服务（尤其是 5G 业务），并要求在 2020 年前完成 700MHz 清频。
　　2005 年，美国联邦通信委员会（Federal Communication Commission，FCC）通过了数字电视转换和公共安全法案，规定了美国在完成模 / 数转换后，释放原用于电视频道的 700MHz 频谱资源，重新规划用于商业业务（84MHz）及公共安全（24MHz）。2008 年，FCC 将 84MHz 频段公开拍卖给了 7 家美国通信运营商。中国对 5G 及 700MHz 的新定位
　　在中国，700MHz 频段最早用于广播电视系统 。
　　我国广电频谱原本由 3 段 96MHz 带宽组成，分别是 470MHz～566MHz、606MHz～702MHz、702MHz～798MHz。
　　考虑到全球 700MHz 频段的产业发展情况以及国内地面电视 ＂模数转换＂进展，2020 年 4 月，工信部发布了《关于调整 700MHz 频段频率使用规划的通知》，旨在将 700MHz（703MHz～743MHz/758MHz～798MHz 频段）原部分用于广播电视业务的频谱资源，重新规划用于 5G 移动通信系统，并使用频分双工（FDD）工作方式。
　　随后，广电总局开展全国地面数字电视 700MHz 频率清频工作。
　　2017 年以来，工信部为 5G 规划了 3000MHz～5000MHz 的 5G 中频段频谱资源，同时，工信部已着手研究 5G 高频段毫米波的规划。将 700MHz 频段规划用于移动通信系统，为中国 5G 发展提供了宝贵的低频段频谱资源，此举有利推动 5G 高、中、低频段协同发展 。700MHz 无线频谱特性
　　众所周知，无线电波的物理特性是频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，而且绕射能力越强，建筑物室内覆盖效果越好 。
　　700MHz 频段相比 5G 中高频段（如中频 2.6GHz 及高频毫米波），具有穿透力强、覆盖范围广、传输损耗低等优良特性，适合大范围网络覆盖，并且 FDD 相比 TDD（时分双工模式）具有时延低、可增强上行、打造高低频立体网的优点 。
　　此外 700MHz 受国际标准支持，产业链逐步成熟，将为运营商降低建网成本。
　　下面分别介绍 700MHz 频谱的优劣势。
　　700MHz 频谱的优势
　　覆盖范围广，实现室外连续覆盖
　　700MHz 是 5G 低频频谱，具有覆盖范围广的优势。在农村及郊区环境下，700MHz 覆盖半径约是 2.6GHz 的 2 倍，约是 3.5GHz 的 2.3 倍，是 4.9GHz 的近 3 倍，是毫米波的 16 倍（如表 1 所示 , 按 700MHz 边缘速率下行 20Mbit/s、上行 5Mbit/s，2.6GHz/3.5GHz/4.9GHz 边缘速率下行 50Mbit/s、上行 5Mbit/s 计算的结果对比）。覆盖面积是 2.6GHz 的 4～5 倍，4.9GHz 的近 9 倍，是毫米波的 250 多倍。高频毫米波路径损耗大，接近视距传输，容易被人体、墙体、植被、雨滴等阻挡，覆盖范围仅为 100～300 米，与 700MHz 的覆盖范围相差甚远。
　　目前中国移动在全国建设了 315 万座 4G 基站，已覆盖全国；但如果用 700MHz 频段，据测算，只需要建设 50 万～60 万座基站就可覆盖全国。使用 700MHz 作为在农村及偏远地区的无线网络覆盖，可以大大缩减建站、运维、电力损耗成本 。
　　表 1 频谱覆盖半径对比
　　传播损耗低，实现室内深度覆盖
　　相比同样用于 5G 的 2.6GHz 频段，700MHz 传播损耗低，绕射能力和室内覆盖力强，可实现普通楼宇的深度覆盖 。
　　700MHz 比毫米波传播损耗低 33.8dB, 比 2.6GHz 传播损耗低 15.4dB，比 2.1GHz 传播损耗低 12.9dB。墙体穿透损耗上，700MHz 比 2.6GHz 损耗低 6dB，比 3.5GHz 低 9dB，深度覆盖能力提升 17dB。而毫米波甚至连一张纸都无法穿透。在室外环境下，700MHz 系统的平均信号强度比 2.6GHz 系统强约 20dB，比 1800MHz 平均信号强 12dB。
　　在光纤难以到达的地区，700MHz 可以充分发挥广覆盖和室内覆盖优势，通过客户前置设备（CPE 方式）代替光纤接入，打通偏远地区网络 ＂最后一公里＂。
　　空口时延低
　　由于 700MHz 采用上下行双通道的频分 FDD 模式（由 3GPP 定义），而在中频段均采用上下行单通道的时分双工 TDD 模式，FDD 模式天然具有上下行网络延迟低的优势。根据测试，700MHz 单向空口时延为 2ms～4ms，仅为中频段网络时延的 30%～60%。
　　网络时延降低，将明显提升视频类业务的用户体验，有助于实现 5G 工业互联网、车联网等高可靠、低时延（uRLLC）业务 。
　　多普勒频偏小、移动信号稳定性好
　　相比 4G，5G 使用的中高频段由于 700MHz 波长更长，在移动速度相同的情况下，入射角相同则多普勒频偏更小，高速移动时的信号稳定性更好。例如在高铁、高速公路等移动场景下，700MHz 信号更加稳定可靠 。
　　与毫米波对比，毫米波波束窄，物体移动很容易离开波束区域，对于移动物体的信号提供难度较大，需要有较强的追踪能力和重连机制。
　　700MHz 频谱的劣势
　　相比 5G 中高频，由于 700MHz 频点低，波长较长，一般采用 4 天线，无法支持 Massive MIMO 大阵列天线（64/128/256 天线），相比 5G 中高频段，上下行速率和网络容量是短板 。
　　相比 2.6GHz 或毫米波，700MHz 峰值速率和平均吞吐量较低，如表 2 所示。
　　700MHz 下行理论峰值速率为 350Mbit/s，约是 2.6GHz（64 天线）峰值速率的 1/5，约是毫米波峰值速率的 1/11，其中毫米波峰值速率取值 4Gbit/s；蜂窝小区平均用户吞吐量，下行速率 100bit/s～120Mbit/s，约是 2.6GHz 网络容量的 1/12，上行速率 60Mbit/s，约是 2.6GHz 网络容量的 1/6。700MHz 的峰值速率和网络容量有限。
　　表 2 各频段理论上下行峰值速率