無(wú)線電頻率資源價(jià)值評(píng)估與比較

裴郁杉（中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 100048）

0 引言

隨著移動(dòng)通信制式的不斷發(fā)展，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商擁有了高中低不同頻段的頻譜資源，并逐步推進(jìn)頻譜重耕與調(diào)整工作。但對(duì)于不同的頻譜資源，其傳播特性、帶寬大小、所處產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)、電磁環(huán)境等特性均有很大差異，因此用頻單位在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，對(duì)于潛在的頻譜資源，如何評(píng)估其價(jià)值，選擇最優(yōu)的頻譜，成為一個(gè)問(wèn)題。本文利用市場(chǎng)比較法［1］來(lái)評(píng)估比較任意頻段不同帶寬的頻譜資源價(jià)值。

1 頻率資源評(píng)估方法

當(dāng)已知某頻譜資源的價(jià)格時(shí)，參考市場(chǎng)比較法，任意頻段的價(jià)值可用式（1）表示：

式中：

V——待估頻譜價(jià)格

VB——已知頻譜價(jià)格

ω1——待估頻譜頻段傳播情況指數(shù)/已知頻譜頻段傳播情況指數(shù)

ω2——待估頻譜帶寬指數(shù)/已知頻譜帶寬指數(shù)

ω3——待估頻譜干擾共存指數(shù)/已知頻譜干擾共存指數(shù)

ω4——待估頻譜產(chǎn)業(yè)鏈因素條件指數(shù)/已知頻譜產(chǎn)業(yè)鏈因素條件指數(shù)

ω5——待估頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)/已知頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)

Δ1——待估頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)-已知頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)

Δ2——待估頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)-已知頻譜個(gè)別因素條件指數(shù)

以f0和f12 個(gè)頻譜資源為例，其中f0為比較實(shí)例頻率資源，f1為待評(píng)估頻率資源，式（1）中的每個(gè)參數(shù)的詳細(xì)意義如下。

ω1主要反映頻段自身高低的差異，體現(xiàn)在傳播損耗上。頻段越低，在相同成本下的覆蓋效果越好，因此頻段部分采用乘數(shù)系數(shù)，即在一定速率要求下的覆蓋半徑之比的平方。

ω2表征該頻譜資源的帶寬。在網(wǎng)絡(luò)部署成本不變時(shí)，帶寬與業(yè)務(wù)量成正比關(guān)系。因此采用乘數(shù)系數(shù)，以MHz 為基準(zhǔn)價(jià)格。在目前各國(guó)的頻譜拍賣(mài)底價(jià)設(shè)置中，帶寬與底價(jià)成正比關(guān)系，即10 MHz 帶寬標(biāo)的頻段的底價(jià)是5 MHz 帶寬標(biāo)的底價(jià)的2 倍，單位帶寬的底價(jià)相同，在實(shí)際拍賣(mài)過(guò)程中，結(jié)果也與此相似（目前各國(guó)的頻譜拍賣(mài)多以5 MHz、10 MHz 為標(biāo)段單位，更大帶寬的標(biāo)段極少見(jiàn)）。wMHz 的標(biāo)的帶寬價(jià)格系數(shù)如下：

式中：

γ1——實(shí)現(xiàn)基本業(yè)務(wù)最小載波帶寬

γ2——實(shí)現(xiàn)常規(guī)業(yè)務(wù)的帶寬

γ3——發(fā)射機(jī)最大發(fā)射帶寬

α——在部署計(jì)劃面積中，該比例的面積都需要有γ2的帶寬以實(shí)現(xiàn)常規(guī)業(yè)務(wù)。由于在單頻段就能滿足常規(guī)業(yè)務(wù)部署，不需要在其他頻段上建設(shè)連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，相同投入成本下的收入提升。α一般?。?-城區(qū)面積比例）。

ω3，Δ1：表征了該頻段的干擾共存難度。這里指在某頻段上為了與同頻及鄰頻原有業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)共存而采取隔離措施所導(dǎo)致的頻譜價(jià)值的變化，主要包括以下2部分內(nèi)容。

a）為保護(hù)現(xiàn)有業(yè)務(wù)，對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)臺(tái)站采取保護(hù)措施，這部分額外增加了建網(wǎng)成本。假設(shè)必須保護(hù)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)臺(tái)站個(gè)數(shù)為M1，每個(gè)臺(tái)站的實(shí)施成本為V1；必須再額外增加器件的IMT 基站數(shù)量為M2，每個(gè)基站增加的成本為V2，則加性系數(shù)為：

那么，與比較實(shí)例頻譜相比，Δ1=Δ1s（f1）-Δ1s（f0）。

b）為了保護(hù)現(xiàn)有業(yè)務(wù)采取的地域隔離，縮小了單頻段的覆蓋面積。假設(shè)必須隔離的現(xiàn)有業(yè)務(wù)臺(tái)站的個(gè)數(shù)為N（f），每個(gè)臺(tái)站的隔離距離為D（f），該頻段的目標(biāo)覆蓋面積為S（f），則乘數(shù)系數(shù)為：

ω4：表征該頻率資源所處的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度。網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備的成熟度會(huì)直接影響建網(wǎng)成本，終端產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展直接影響用戶的發(fā)展。假設(shè)聚集在該頻段有N1（f）個(gè)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)或本國(guó)內(nèi)支持該頻段的滲透率達(dá)到n1（f），前聚集在該頻段的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為N2（f），運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)或本國(guó)內(nèi)該頻段終端的滲透率達(dá)到n2（f），則網(wǎng)絡(luò)和終端的因子分別為式（8）和式（9）。

2 頻率資源價(jià)值評(píng)估實(shí)例

下面以900 MHz 頻段為基礎(chǔ)頻段對(duì)目前主要的IMT頻率的相對(duì)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，闡述本文提出的方法。

ω1：采用3GPP TS 38.901 的信道模型進(jìn)行計(jì)算，通常網(wǎng)絡(luò)是上行受限，因此采用上行鏈路路損模型計(jì)算。其中，城中村900 MHz 頻段上的干擾假設(shè)有15 dB，900 MHz 頻段上的天線增益比1.8/2.1 GHz 等中端頻率低3 dB，900～2 600 MHz 的穿透損耗差值為0，天線增益和發(fā)射功率無(wú)差值，以各場(chǎng)景下的NLOS 模型進(jìn)行計(jì)算，各頻段之間的ω1結(jié)果分別如表1、表2 和表3所示。

表1 Uma-NLOS場(chǎng)景下的ω1

表2 Umi-NLOS場(chǎng)景下的ω1

表3 RMa-NLOS場(chǎng)景下的ω1

可見(jiàn)，在不同環(huán)境、不同信道模型下，各頻段的ω1取值不同。

綜合考慮所有場(chǎng)景下：ω1=（城區(qū)干擾面積×+城區(qū)無(wú)干擾面積×+郊區(qū)面積×+農(nóng)村面積×）/覆蓋面積=（8.1×20%×+8.1×80%×+27×+641×）/（963-230-57）

其中，城區(qū)（UMi）干擾面積假設(shè)是建成區(qū)的20%，城區(qū)（UMi）無(wú)干擾面積假設(shè)是建成區(qū)的80%，郊區(qū)（UMa）認(rèn)為是所有適宜城鎮(zhèn)化和工業(yè)化開(kāi)發(fā)的面積-建成區(qū)面積，農(nóng)村（RMa）面積為剩余的國(guó)土面積-第一階梯面積（海拔高于4 000 m的地區(qū)，約為230萬(wàn)km2）-主要無(wú)人區(qū)面積［3］。

建成區(qū)面積估計(jì)如下：從1990 年到2000 年，中國(guó)城市的建成區(qū)面積從1.22 萬(wàn)km2增長(zhǎng)到2.18 萬(wàn)km2，增長(zhǎng)78.3%；到2010 年，這個(gè)數(shù)字達(dá)到4.05 萬(wàn)km2，又增長(zhǎng)5.5%。從倍數(shù)來(lái)講，2010 年是1990 年的2 倍以上［3］。2015 年達(dá)到5.16 萬(wàn)km2［4］。因此假設(shè)2020 年的建成區(qū)總面積為2010年的2倍，即8.1萬(wàn)km2。

郊區(qū)面積估計(jì)如下：我國(guó)山地多、平原少，大概有60%是山地和高原。適宜工業(yè)化和城市化開(kāi)發(fā)的面積是180 萬(wàn)km2，這是請(qǐng)中科院一些專家做的評(píng)估結(jié)果，本文中將其記作為城區(qū)與郊區(qū)的總面積［5］。

因此，根據(jù)上述估計(jì)，各頻段ω1的值如表4所示。

表4 各頻段的ω1值

ω2：當(dāng)前，低頻段（1 GHz 以下）通常用于深度及廣度覆蓋，中頻段（1～3 GHz）可以用于較大容量的連續(xù)覆蓋，中高頻段（3～6 GHz）適用于高容量的局部連續(xù)覆蓋，毫米波頻段用于熱點(diǎn)地區(qū)的超大容量。因此對(duì)于不同業(yè)務(wù)、不同頻段，γ1、γ2、γ3的取值不同，如表5所示。

表5 不同業(yè)務(wù)、不同頻段γ1、γ2、γ3的取值

對(duì)于不同帶寬的頻率資源，將帶寬值和表5 中的γ1、γ2、γ3的取值代入式（3）和（4）計(jì)算即可。

ω3，Δ1：國(guó)內(nèi)在現(xiàn)有已分配的IMT 頻段中，沒(méi)有需要考慮在該頻段上對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的保護(hù)，因此不考慮ω3和Δ1的計(jì)算。

ω4：表6為目前全球900 MHz、1 800 MHz、2 100 MHz和2 600 MHz 頻段上的4G 網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和國(guó)內(nèi)4G 網(wǎng)絡(luò)中支持以上頻段的終端滲透率。根據(jù)表6，可以計(jì)算得到各頻段的ω4，1、ω4，2分別如表7和表8所示。

最終，以已知頻譜為基礎(chǔ)，各頻段上的不同帶寬的頻率資源的相對(duì)價(jià)值為ω1×ω2×ω4，1×ω4，2。

表6 全球內(nèi)各頻段的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和終端滲透率

表7 各頻段的ω4，1

表8 各頻段的ω4，2

3 總結(jié)

本文對(duì)影響頻率資源價(jià)值的因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了一種評(píng)估頻譜價(jià)值的方法。同時(shí)量化了部分影響頻率資源價(jià)值的因素，并給出了這些影響因素的計(jì)算示例，可供頻率主管機(jī)構(gòu)或用頻單位參考使用。

在使用本文的評(píng)估方法時(shí)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和用頻單位的用頻需求與網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的部署需求，采用不同公式或增減更改公式中的參數(shù)。此外，電磁環(huán)境、政策影響、使用年限、協(xié)調(diào)難度等均可以納入其中。其中電磁環(huán)境的影響可以嵌入到ω1中。