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『』5G如何玩转频谱？这一篇说透了

众所周知 ， 无线频谱资源是移动网络的生命之源 ， 且非常珍稀 。为了提升频谱利用率 ， 移动通信技术一直不断突破创新 。本文将为你讲述一段伟大的无线技术创新历程 。
1 频谱是移动通信的宝贵资源
先来了解一下啥叫无线频谱？啥叫载波？啥叫载波带宽？
当我们拿起手机上网时 ， 数据流承载于特定频率的无线电波上 ， 并通过基站天线传送到手机 。这个特定频率的无线电波 ， 就是无线频谱 。承载了数据流的无线电波称为载波 。载波的无线频段宽度称为载波带宽 。
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载波就像一条高速公路一样 ， 在手机与基站之间来回运载数据 。载波带宽越大 ， 单位时间内传送的数据流越多 ， 这好比道路越宽敞 ， 车流更多更快 ， 无线网速就更快 。
为此 ， 从1G到5G ， 运营商把路越修越宽 。
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如上图 ， 3G WCDMA单载波带宽为5MHz ， 4G LTE单载波带宽高达20MHz ， 而5G NR进一步提升到100MHz 。
但这样不断修路 ， 也带来了一些问题 。
频谱资源越来越紧张
每一个G到来 ， 运营商都得单独为这个G修一条路 ， 路越修越多 ， 越修越宽 。也就是说 ， 2G来了要占一段频谱 ， 3G来了要占一段频谱 ， 4G来了又占一段频谱 ， 5G来了还得占一段频谱 ， 2/3/4/5G不同制式都要独占一段频谱 ， 不能共享使用 ， 就导致了有限的无线频谱资源越来越紧张 。
频谱资源浪费
比如 ， 2G用户越来越少 ， 这条路上的车流量越来越少 ， 而4G用户越来越多 ， 这条路上的车流越来越拥挤 ， 但2G和4G的道路是各自独立的 ， 不能共享 ， 就造成了资源分配不均和浪费 。
频谱碎片化严重
另外 ， 由于每一个G都会进行频谱分配、频谱拆开拍卖（主要在海外）和频率重耕等历史原因 ， 还导致了频谱的碎片化 。以4G为例 ， 标准组织最初为LTE在400和3800MHz之间分配了约44个可用频段 ， 但随着LTE网络部署规模不断扩大 ， 预测越来越多的LTE网络分散部署于多个频段 ， 使得频谱碎片化越来越严重 。
这些现象带来的问题是 ， 由于每段频谱所能提供的网络容量和吞吐量是有限的 ， 导致有限的频谱资源的利用率和整体价值没有充分发挥出来 。
怎么办呢？无线史上的一次伟大的创新技术诞生——载波聚合 。
2 一次伟大的技术创新：载波聚合
为了满足人民群众不断提升的网速需求 ， 在4G时代 ， 3GPP在LTE-A（4.5G）阶段提出下行峰值速率要达到1 Gbps ， 但LTE单载波带宽最大只有20M ， 下行峰值速率最高只有150Mbps而已 ， 怎么办呢？
载波聚合（CA ， Carrier Aggregation）技术应运而生 。
载波聚合 ， 就是把零碎的频段“缝合”成一段更宽的频段 ， 可聚合同一频段内连续的载波 ， 也可聚合同一频段内非连续的载波 ， 还可聚合不同频段上的非连续的载波 。
正是这个“可聚合非连续的载波” ， 为载波聚合戴上了“无线史上的一次伟大的技术创新”的头冠 。
众所周知 ， 相较于3G ， 4G采用MIMO技术实现了网速倍增 ， 但在这之前MIMO已应用于Wi-Fi和WiMAX；Wi-Fi可以将两个信道捆绑起来扩大带宽 ， 提升网速 ， 但只能是相邻的信道 。
而只有4G载波聚合技术首次实现了可以将不同频段上的非连续载波“缝合”在一起 。
如果说需求是发明的动力 ， 那么载波聚合技术有三个动力 ， 一个是提升网速的需求 ， 另一个是解决频谱碎片化的需求 ， 还有一个是提升频谱利用率的需求 。
比如 ， 载波聚合可以将800MHz、1.8GHz和2.6GHz上的三条独立的4G道路合并为一条宽敞大道 ， 从而大幅提升了4G峰值速率 ， 也解决了频谱碎片化问题 ， 提升了频谱利用率 。


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