5G如何玩转频谱？这一篇给你说全，说透！ _5G

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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4G LTE-A可支持5CC载波聚合，即可将5个LTE的最大单载波带宽（20MHz）合并为100MHz，从而可实现下行峰值速率从150Mbps提升到1Gbps 。而LTE-A pro还可支持32CC载波聚合。

载波聚合是一次伟大的技术创新，如今已被4G网络广泛采用。但很可惜，它未能突破提升无线频谱利用率之路上的另一座高山——在不同制式的网络间实现“载波聚合” 。