淺析美國3.7-4.2 GHz 頻段重耕以推動5G 發展

王 坦，許 穎，任 紅

（國家無線電監測中心，北京 100037）

0 引言

5G 系統部署需要低（3 GHz 以下）、中（3-6 GHz）、高（24 GHz 以上）不同頻段頻譜的支撐。其中，中頻段兼具帶寬與覆蓋優勢，可實現5G 大規模組網，是現階段全球5G 商用部署的首要頻段。近期，美國聯邦通信委員會（FCC）發布了3.7-4.2 GHz頻段頻率重耕有關法規[1]，計劃將衛星業務由現有500 MHz 壓縮至上端的200 MHz，將騰退得到的下端280 MHz 逐步用于5G 并于2020年底完成拍賣，中間的20 MHz 作為頻率保護帶。同時，FCC 還將為衛星產業按時騰退頻率、站址搬遷和設備改造進行大額的資金補償。此舉可能對全球5G 中頻段未來發展產生一定影響。本文結合相關背景，對美國該頻段重耕的歷程、內容進行梳理，介紹與分析，對FCC 決策前內部存在的分歧進行闡述，以期為相關工作提供參考。

1 相關背景

C 頻段（下行 ：3.7-4.2 GHz，上行：5.925-6.425 GHz）是全球衛星通信的主用頻段之一。該頻段內的衛星固定業務（FSS）具有廣泛覆蓋、高可靠性和快速接入等特點，在很多國家的社會經濟發展中扮演著重要的角色。尤其在亞太地區，由于C 頻段受雨衰影響相對較小，其FSS 應用較為廣泛。

隨著衛星通信技術和業務需求的不斷發展，衛星產業的使用頻段逐漸向Ku、Ka 或更高頻段拓展。另一方面，C 頻段下行屬于5G 中頻段的范圍，對5G 系統來說是非常優質的頻譜資源。近年來，全球多個國家和地區均有將部分C 頻段頻率拿出用于5G的行動。

在歐洲，歐盟委員會無線頻譜政策組（RSPG）制定的5G 頻譜路線圖把3.4-3.8 GHz 頻段作為5G 頻譜的第一優先級，歐洲郵電管理委員會（CEPT）正在制定有關技術法規[2]，其中包含了C 頻段的一部分（3.7-3.8 GHz）。在此基礎上，許多歐洲國家已經采取了行動。德國計劃2021年底之前騰出3.4-3.8 GHz[3]；法國計劃于2020年上半年完成許可[4]。

在亞洲，日本2019年已將3.6-4.1 GHz 頻段許可用于5G[5]。澳大利亞于2019年8月啟動了將3.7-4.2 GHz 頻段用于固定和移動寬帶應用的意見征求[6]。此外，阿聯酋于2018年底已將3.3-3.8 GHz 頻段許可用于 5G[7]。

在國際電信聯盟（ITU）層面，2019年11月，ITU 為2023年世界無線電通信大會（WRC-23）確立了多項為IMT 系統新增頻率的議項。其中，議項1.2、1.3均涉及3.6-3.8 GHz 頻段[8]。

由此可見，將3.7-4.2 GHz 頻段中的一部分頻率用于5G，逐漸在全球形成了趨勢。尤其是3.7-3.8 GHz 頻段，在部分地區已經投入使用。

2 工作歷程

美國為加快5G 發展，在2018 年3 月頒布了MOBILE NOW法案[9]。該法案605（b）款要求FCC 評估將3.7-4.2 GHz 頻段用于提供商業無線通信服務（包括5G 在內）的可行性，這是促使FCC 啟動該工作的主要依據之一。

2.1 此前該頻段無線電業務劃分和使用情況

如前所述，該頻段主要業務首先是衛星業務，也即FSS 下行。衛星運營商利用此頻段向美國全國范圍內的電視和廣播電臺提供節目，并向消費者提供電話和數據服務。據FCC 對2019年的統計，Intelsat，SES，Eutelsat，Telesat 等衛星公司共有66顆在軌衛星工作在該頻段。同時，在該頻段的兩端也即3.7 GHz，4.2 GHz 附近，還有衛星遙測信號的接收。

此外，該頻段還有固定業務（FS）的主要劃分，用于點對點固定微波。

在緊鄰頻，3.55-3.7 GHz 是美國公民寬帶無線電服務（CBRS）頻段，主要由雷達、部分非聯邦FSS 地球站使用，即將以共享的方式用于包括5G 在內的寬帶無線通信。4.2-4.4 GHz 頻段有航空無線電導航業務，主要用于無線電高度計。

2.2 法規制定歷程

2017 年8月，FCC 發布調查通知（NOI），就3.7-24 GHz 頻段范圍內是否可釋放頻率用于靈活的無線通信進行征求意見，重點鎖定了3.7-4.2 GHz，5.925-6.425 GHz，6.425-7.125 GHz 三部分。

2018年4月，FCC 宣布臨時凍結3.7-4.2 GHz 頻段設置地球站和固定微波的申請。并在當年6-10月又開啟了一個短暫的時間窗，給上述申請留下了一個最后的時機。

2018 年8 月，FCC 正式啟動了該頻段的法規制定程序（NPRM），并著手該頻段現有業務的核查工作，要求FSS 等用戶詳細填報用頻情況；同時，文件對現有業務的管理模式和經濟價值進行了探討，并就該頻段未來改革的方向征求意見。

2019年5月、7月，FCC 進一步發布通知，分別向有關衛星產業和寬帶無線通信產業有關的企業、機構征求意見，就該頻段現有業務的保護和未來引入新業務如何實現頻譜共用進行探討。

至此，FCC 完成了該頻段法規發布的前期準備工作。

3 法規內容解析

在上述背景和工作歷程的基礎上，本節對FCC 發布法規的內容進行闡述與分析。這里需要指出的是，文中略去了頻譜拍賣有關細節的闡述。

3.1 頻率重耕總體情況

FCC 將現有衛星業務由500 MHz 壓縮至上端的200 MHz，將騰退得到的下端280 MHz 逐步用于5G 并于2020年底完成拍賣，中間的20 MHz 作為頻率保護帶。對此，FCC 在頻率劃分表3.7-4 GHz 頻段新增了非聯邦用戶的移動業務作為主要業務劃分，如圖1所示。在美國大陸地區，FCC 壓縮了現有FSS 的劃分。美國大陸之外地區指阿拉斯加、夏威夷等部分。

圖1 美國3.7-4.2 GHz頻率劃分表修訂示意圖

FCC 為現有用戶尤其是衛星用戶的騰退制定了時間表，騰退的最終期限為2025年。同時，FCC 提出了提前騰退的補償激勵辦法：如果衛星公司在2021年騰退下端的120 MHz 以及在2023年騰退之后的180 MHz，將能夠分別得到大額的資金補償。此外，衛星頻率騰退涉及的站址搬遷、設備改造等資金，也將得到補償。這些補償資金與頻譜拍賣產生的收入息息相關。潛在的競拍用戶需要了解目標頻段的現有業務使用現狀，評估由此帶來的補償成本等，這也極大增加了相關工作的復雜性。我們注意到，由于頻譜拍賣時間和衛星騰退時間有交疊，在過渡期間，FCC 將采用“重疊許可”（overlay license）。針對這些問題，FCC 的五位委員還存在一定的分歧，這部分將在下文簡要闡述。

3.2 頻率安排與基于地區的許可

FCC 將擬騰退得到的3.7-4 GHz 頻段分為了A，B，C 三塊，其中A，B 塊均為100 MHz 帶寬，C 塊為80 MHz 帶寬。在分塊的基礎上，頻率許可帶寬的最小單位為20 MHz，如圖2所示。

圖2 美國3.7-4 GHz頻率安排

FCC 認為，這種頻率帶寬安排的顆粒度能夠給潛在的用戶提供充足的靈活性，既能夠支持包括100 MHz 在內的3GPP 5G NR標準中的大多數系統帶寬，也兼顧了同鄰頻部署LTE 的可能性。此外，采用非上下行配對的頻率安排，能夠體現技術中立，便于用戶采用時分雙工（TDD）的方式。

對于該頻段，FCC 仍然采用基于地理區域的頻率許可，本次的劃分方式仍采用了較常見的子經濟區（PEA），如圖3所示。

3.3 頻率許可期限與使用率要求

FCC 為該頻段設立了15年的許可期限，這是統籌考慮頻段清退的過渡期長度，為保障后續投資建設的預期以及最終發揮頻譜效用滿足消費者之后做的決定。同時，FCC 認為提出頻率使用率的要求，確保頻率不閑置是至關重要的。

針對該頻段的移動應用（或點對多點）方式，FCC 要求第一階段（前8年）運營商在頻率許可的地區應至少覆蓋45%的人口；之后，在第二階段（前12年）覆蓋目標應達到至少80%。

請注意，這個覆蓋率目標甚至嚴于FCC 曾經在700 MHz 的類似要求（40%，75%[10]）。FCC 表示，雖然這個人口覆蓋率的指標有一些苛刻，但考慮到中頻段能夠較好地兼顧覆蓋的特點，加強限定是很有必要的。這體現出了FCC 在中頻段加強5G 部署的意志和決心。

圖3 美國PEA區域分布圖

同時，針對部署IoT 的移動應用方式，FCC 提出了頻率使用率的替代要求：第一階段（前8年）在頻率許可地區的地理覆蓋至少達到35%；之后，在第二階段（前12年）覆蓋目標應達到至少65%。這里用地理覆蓋代替了人口覆蓋。

針對點對點固定應用的方式，FCC 依據人口總數情況提出了不同的要求。簡言之，在一個頻率許可的地區，大約平均每67，000人的范圍內，第一、第二階段分別應部署至少1，2條鏈路；該地區總體上第一、第二階段分別應部署至少4，8條鏈路。

3.4 懲罰機制與頻率續用

針對頻率使用率不達標的用戶，FCC 也制定了較為嚴格的懲罰措施。第一階段如不能達標，則將第二階段的考核時限和頻率許可期限減少2年；第二階段考核如不能達標，頻率許可立即自動到期，且用戶無法再次申請。同時，FCC 還給出了用戶自證頻率使用率合規的材料要求，包括覆蓋地圖和相關技術文檔等。

針對頻率續用，在通用要求的基礎上，FCC 在該頻段還將采用無線電業務服務續用改革措施（Wireless Radio Services Renewal Reform）[11]，本文不再贅述。

3.5 設備技術指標和部署要求

為了較好地發揮5G 網絡性能，同時兼顧對現有業務的保護，FCC 對5G 設備和部署提出了有關技術指標，如表1所示。

表1 3.7-3.98 GHz設備和部署有關要求

其中，針對帶外發射，FCC 采取了3GPP 的通用限值，認為帶外輻射將隨著頻率隔離而逐漸下降，因此無需再額外設置一定頻率隔離度下（如間隔20 MHz）的限值。針對不同用戶之間的干擾，FCC 并不考慮從天線高度對5G 作出限定，轉而考慮限定移動運營商在其服務區域邊界的輻射強度。

此外，為了保護3.7-4 GHz 頻段內的測控類衛星地球站（TT&C），根據衛星產業的反饋，FCC 擬將現有的14個分散的此類地球站集中部署到4個指定地區，該步驟計劃于2021年12月完成。此后，FCC 允許這些地球站繼續使用，并享有受保護的地位，直至2030年12月。FCC 鼓勵雙方開展具體技術分析，根據實際情況，盡量縮短保護距離。

3.6 現有無線電業務的具體安排

3.6.1 衛星固定業務

針對FSS，FCC 制定了一套含有七個步驟的工作計劃。

一是定義現有地球站和現有衛星運營商的類別，確定參與過渡期騰退、獲得補償的實體。基于前期核查，FCC 明確指定了參與騰退的地球站范圍，以及涉及的八家衛星運營商：ABS，Empresa，Eutelsat，Hispasat，Intelsat，SES，Star One 和 Telesat。

二是修改相關規則完成3.7-4 GHz 的清頻。FCC 將FSS 業務限定在4-4.2 GHz 頻段范圍，禁止在3.7-4 GHz 申請空間電臺執照以及市場準入。FCC 聲稱美國《通信法》第316條賦予了其采取此行動的權利，且無需征得現有被許可人的同意，只要FCC認為這樣做能夠“促進公共利益、便利性和必要性”。但國會將FCC 的權利限定在只能修改現有執照，不能撤銷，只能作出非本質性的修改（fundamental change）。FCC 認為現有操作符合要求。針對地球站無需辦理許可的情況，FCC 將修改地球站注冊辦法，以體現清頻要求。為確保順利完成過渡，FCC 還將暫時凍結在4-4.2 GHz 申請新的地球站以及其他申請人申請空間電臺（在美國大陸地區）。

三是設定過渡期限。FCC 設定的最終期限為2025年12月5日。此外，還設定了兩個加速期限：分別是2021年12月5日前騰退3.7-3.8 GHz，以及 2023 年 12 月 5 日前 騰退 3.8-3.98 GHz，衛星運營商如按照該期限騰退將能夠獲得激勵費用補償。FCC 援引C頻段聯盟（C-Band Alliance）的觀點，認為每晚一年騰退C 頻段，美國消費市場將至少損失500億美元。

四是明確補償和激勵費用有關內容。FCC 指出，費用將由未來該頻段拍賣的中標者承擔（按照一種費用分擔機制），且其必須在支付費用之后才能將頻段投入使用。期間，將采用“重疊許可”的方式。FCC 表示這種工作方法的一個主要依據是其曾經采用的新興技術框架（Emerging Technologies framework）[12]，在歷史上有過多次實踐，證明可行。在騰退補償費用的測算方面，FCC 對費用的合理性提出了相關要求，補償除了針對與設備搬遷、濾波器改造等直接相關的“硬開銷”外，還可包括一定比例的“軟開銷”，如由此產生的咨詢、律師費等。但為了確保補償費用測算的合理性，FCC 擬設立搬遷支付清算所（Clearinghouse）以發揮監督作用。在激勵費用的測算方面，FCC 提出了一種測算方法，并為市場占有率較高的五家衛星運營商計算了具體金額。本文對上述費用的具體金額不做展開。

五是建立一個中立的、第三方的專門機構來管理搬遷費的征收和分配，也即上文提到的清算所。

六是提出了搬遷的組織工作要求。分別針對擬加速和不加速搬遷的運營商的組織工作提出了要求，包括擬加速搬遷但未如期完成時激勵費用的削減措施。此外，還將設立搬遷協調員（Coordinator）督促相關工作。

七是搬遷涉及的其他方面，包括有關無線電管理數據庫準確性的維護，以及FSS 和FS 有關協調政策的修訂等。

3.6.2 固定業務

FCC 表示，在過去20多年，這個頻段的FS 業務已經大幅減少了，目前點對點固定微波只有87個在用臺站。FCC 最終決定在2023年12月5日前停止該頻段點對點固定微波的使用。類似的，搬遷產生的費用將由在相應PEA 獲得5G 執照的用戶支付。同時，為了確保FSS 地球站在4-4.2 GHz 重新部署順利進行，FCC 將不允許點到多點的固定微波站使用4-4.2 GHz 頻段。

4 FCC 內部的分歧

FCC 連同主席在內共有五位委員。針對此次重耕，主席（Ajit Pai）和其中兩名委員（Michael O’Rielly，Brendan Carr）投了贊成票，而另外兩名委員（Jessica Rosenworcel，Geoffrey Starks）投了反對票，最終法規以3 ∶2獲批。本節對FCC 主席觀點及反對觀點進行簡要闡述，以了解該法規執行可能面臨的風險。

FCC 主席認為5G 在拉動投資、促進就業和經濟增長方面發揮重要作用。此次重耕主要遵循了四項指導原則：一是必須為5G 在C 頻段提供大量頻譜；二是必須要盡快；三是必須為聯邦政府創造收入；四是必須確保目前C 頻段現有業務能夠繼續提供服務。他十分清楚地認識到美國在C 頻段尋找5G 可用頻率所面臨的矛盾，也知道不論怎么做都有反對的聲音，但他最終認為必須采取行動。同時他還提到了另一條正在進行的通過國會立法改變C 頻段使用方式的途徑，但認為在美國大選年期待國會順利通過立法是很難的，無法再等下去。

投反對票的Jessica 委員表示，選擇C 頻段來解決5G 中頻段問題可能是個錯誤，因為該頻段有很多衛星廣播用戶。同時，該法規的執行可能面臨三個重要問題：一是拍賣和補償的合法性問題，她認為FCC 把搬遷補償原本應是基于自愿的私下談判變成了強制性命令，并且由拍賣得到的原本應屬于美國財政部管理的資金中的一部分，被“憑空地”提前鎖定為補償金額，這些舉措和現行法律（包括“新興技術框架”）可能不一致。二是補償金額問題，其認為加速騰退的激勵費用的計算并不合理、清晰，應當由國會或市場經濟決定而不是FCC 的法規。她還表示，雖然FCC 為此在一年多前成立了一個新的經濟和分析辦公室，但缺乏經濟學家的參與，且FCC 引用的第三方報告數據差距較大，缺乏自己的分析。三是存在政策問題，認為FCC 行使了超越其職責權限的行動，且失去了通過國會立法來改變C 頻段使用的途徑。如果立法通過，原本拍賣得到的資金將可以用于國家更重要的其他基礎設施建設。而現在的拍賣將可能擾亂多個州現有用戶尤其是公共安全有關用戶的用頻秩序，這將給FCC 帶來很多后續協調問題。

投反對票的Geoffrey 委員支持該頻段采用公開拍賣而不是私下談判的方式來完成重耕，但對將拍賣得到的錢流入衛星運營商的“私人腰包”尤其是其他國家的衛星運營商持反對態度，并同樣對金額的測算提出了質疑。

由以上內容可以看出，FCC 最終采取的決定，在多個方面仍存在一定的隱患和遺留問題。

5 結束語

本文結合3.7-4.2 GHz 頻段相關背景，對美國該頻段重耕的歷程和法規內容進行了介紹與分析。可以看出，重耕該頻段顯示了FCC 在中頻段加強5G 部署的意志和決心。選擇該頻段引入5G，既是衛星和地面通信技術發展演進的結果，也是一次利益重分配的重大變革。在協調頻率重耕的過程中，FCC 綜合運用了行政、法律、經濟和技術的多種手段，謹慎地游走在其權利的邊界范圍內，消耗了相當大的工作量。由FCC 內部的爭議也可以看出，在當前美國大選年、全球經濟震蕩的時機，此舉面臨著較大的政策、法律、經濟及實踐等方面的風險，在后續還有相關遺留問題有待解決。

同時，FCC 采取價值評估的方式，將此頻段用于5G 或繼續用于衛星對應的消費市場規模，并以此作出決策的重要參考，具有一定的啟發性。在決策過程中，FCC 援引了多份來自其內部的、產業聯盟的或第三方機構的頻譜產業價值測算報告（包括衛星騰退激勵補償費用的測算），可以看出相關研究是FCC 實現頻譜管理的重要參考。注意，這里測算的并不是頻譜本身的價值，而是由頻譜催生的產業價值，是從一個國家的總體角度出發的。這體現了頻譜在國家重要產業以及經濟建設等方面發揮的重要驅動作用。

FCC 對中頻段的重視，也再一次體現了中頻段在5G 商用部署的優勢和不可替代的作用。率先發展5G 中頻段的國家將能夠在全球5G 商用部署中取得優勢。當前，我國以5G 系統為重要內容的科技新基建正在如火如荼的開展。下一步，在后5G 時代乃至6G 時代，頻譜問題仍將作為首要問題之一繼續發揮其戰略先導作用。