浅析美国3.7-4.2 GHz 频段重耕以推动5G 发展

王 坦，许 颖，任 红

（国家无线电监测中心，北京 100037）

0 引言

5G 系统部署需要低（3 GHz 以下）、中（3-6 GHz）、高（24 GHz 以上）不同频段频谱的支撑。其中，中频段兼具带宽与覆盖优势，可实现5G 大规模组网，是现阶段全球5G 商用部署的首要频段。近期，美国联邦通信委员会（FCC）发布了3.7-4.2 GHz频段频率重耕有关法规[1]，计划将卫星业务由现有500 MHz 压缩至上端的200 MHz，将腾退得到的下端280 MHz 逐步用于5G 并于2020年底完成拍卖，中间的20 MHz 作为频率保护带。同时，FCC 还将为卫星产业按时腾退频率、站址搬迁和设备改造进行大额的资金补偿。此举可能对全球5G 中频段未来发展产生一定影响。本文结合相关背景，对美国该频段重耕的历程、内容进行梳理，介绍与分析，对FCC 决策前内部存在的分歧进行阐述，以期为相关工作提供参考。

1 相关背景

C 频段（下行 ：3.7-4.2 GHz，上行：5.925-6.425 GHz）是全球卫星通信的主用频段之一。该频段内的卫星固定业务（FSS）具有广泛覆盖、高可靠性和快速接入等特点，在很多国家的社会经济发展中扮演着重要的角色。尤其在亚太地区，由于C 频段受雨衰影响相对较小，其FSS 应用较为广泛。

随着卫星通信技术和业务需求的不断发展，卫星产业的使用频段逐渐向Ku、Ka 或更高频段拓展。另一方面，C 频段下行属于5G 中频段的范围，对5G 系统来说是非常优质的频谱资源。近年来，全球多个国家和地区均有将部分C 频段频率拿出用于5G的行动。

在欧洲，欧盟委员会无线频谱政策组（RSPG）制定的5G 频谱路线图把3.4-3.8 GHz 频段作为5G 频谱的第一优先级，欧洲邮电管理委员会（CEPT）正在制定有关技术法规[2]，其中包含了C 频段的一部分（3.7-3.8 GHz）。在此基础上，许多欧洲国家已经采取了行动。德国计划2021年底之前腾出3.4-3.8 GHz[3]；法国计划于2020年上半年完成许可[4]。

在亚洲，日本2019年已将3.6-4.1 GHz 频段许可用于5G[5]。澳大利亚于2019年8月启动了将3.7-4.2 GHz 频段用于固定和移动宽带应用的意见征求[6]。此外，阿联酋于2018年底已将3.3-3.8 GHz 频段许可用于 5G[7]。

在国际电信联盟（ITU）层面，2019年11月，ITU 为2023年世界无线电通信大会（WRC-23）确立了多项为IMT 系统新增频率的议项。其中，议项1.2、1.3均涉及3.6-3.8 GHz 频段[8]。

由此可见，将3.7-4.2 GHz 频段中的一部分频率用于5G，逐渐在全球形成了趋势。尤其是3.7-3.8 GHz 频段，在部分地区已经投入使用。

2 工作历程

美国为加快5G 发展，在2018 年3 月颁布了MOBILE NOW法案[9]。该法案605（b）款要求FCC 评估将3.7-4.2 GHz 频段用于提供商业无线通信服务（包括5G 在内）的可行性，这是促使FCC 启动该工作的主要依据之一。

2.1 此前该频段无线电业务划分和使用情况

如前所述，该频段主要业务首先是卫星业务，也即FSS 下行。卫星运营商利用此频段向美国全国范围内的电视和广播电台提供节目，并向消费者提供电话和数据服务。据FCC 对2019年的统计，Intelsat，SES，Eutelsat，Telesat 等卫星公司共有66颗在轨卫星工作在该频段。同时，在该频段的两端也即3.7 GHz，4.2 GHz 附近，还有卫星遥测信号的接收。

此外，该频段还有固定业务（FS）的主要划分，用于点对点固定微波。

在紧邻频，3.55-3.7 GHz 是美国公民宽带无线电服务（CBRS）频段，主要由雷达、部分非联邦FSS 地球站使用，即将以共享的方式用于包括5G 在内的宽带无线通信。4.2-4.4 GHz 频段有航空无线电导航业务，主要用于无线电高度计。

2.2 法规制定历程

2017 年8月，FCC 发布调查通知（NOI），就3.7-24 GHz 频段范围内是否可释放频率用于灵活的无线通信进行征求意见，重点锁定了3.7-4.2 GHz，5.925-6.425 GHz，6.425-7.125 GHz 三部分。

2018年4月，FCC 宣布临时冻结3.7-4.2 GHz 频段设置地球站和固定微波的申请。并在当年6-10月又开启了一个短暂的时间窗，给上述申请留下了一个最后的时机。

2018 年8 月，FCC 正式启动了该频段的法规制定程序（NPRM），并着手该频段现有业务的核查工作，要求FSS 等用户详细填报用频情况；同时，文件对现有业务的管理模式和经济价值进行了探讨，并就该频段未来改革的方向征求意见。

2019年5月、7月，FCC 进一步发布通知，分别向有关卫星产业和宽带无线通信产业有关的企业、机构征求意见，就该频段现有业务的保护和未来引入新业务如何实现频谱共用进行探讨。

至此，FCC 完成了该频段法规发布的前期准备工作。

3 法规内容解析

在上述背景和工作历程的基础上，本节对FCC 发布法规的内容进行阐述与分析。这里需要指出的是，文中略去了频谱拍卖有关细节的阐述。

3.1 频率重耕总体情况

FCC 将现有卫星业务由500 MHz 压缩至上端的200 MHz，将腾退得到的下端280 MHz 逐步用于5G 并于2020年底完成拍卖，中间的20 MHz 作为频率保护带。对此，FCC 在频率划分表3.7-4 GHz 频段新增了非联邦用户的移动业务作为主要业务划分，如图1所示。在美国大陆地区，FCC 压缩了现有FSS 的划分。美国大陆之外地区指阿拉斯加、夏威夷等部分。

图1 美国3.7-4.2 GHz频率划分表修订示意图

FCC 为现有用户尤其是卫星用户的腾退制定了时间表，腾退的最终期限为2025年。同时，FCC 提出了提前腾退的补偿激励办法：如果卫星公司在2021年腾退下端的120 MHz 以及在2023年腾退之后的180 MHz，将能够分别得到大额的资金补偿。此外，卫星频率腾退涉及的站址搬迁、设备改造等资金，也将得到补偿。这些补偿资金与频谱拍卖产生的收入息息相关。潜在的竞拍用户需要了解目标频段的现有业务使用现状，评估由此带来的补偿成本等，这也极大增加了相关工作的复杂性。我们注意到，由于频谱拍卖时间和卫星腾退时间有交叠，在过渡期间，FCC 将采用“重叠许可”（overlay license）。针对这些问题，FCC 的五位委员还存在一定的分歧，这部分将在下文简要阐述。

3.2 频率安排与基于地区的许可

FCC 将拟腾退得到的3.7-4 GHz 频段分为了A，B，C 三块，其中A，B 块均为100 MHz 带宽，C 块为80 MHz 带宽。在分块的基础上，频率许可带宽的最小单位为20 MHz，如图2所示。

图2 美国3.7-4 GHz频率安排

FCC 认为，这种频率带宽安排的颗粒度能够给潜在的用户提供充足的灵活性，既能够支持包括100 MHz 在内的3GPP 5G NR标准中的大多数系统带宽，也兼顾了同邻频部署LTE 的可能性。此外，采用非上下行配对的频率安排，能够体现技术中立，便于用户采用时分双工（TDD）的方式。

对于该频段，FCC 仍然采用基于地理区域的频率许可，本次的划分方式仍采用了较常见的子经济区（PEA），如图3所示。

3.3 频率许可期限与使用率要求

FCC 为该频段设立了15年的许可期限，这是统筹考虑频段清退的过渡期长度，为保障后续投资建设的预期以及最终发挥频谱效用满足消费者之后做的决定。同时，FCC 认为提出频率使用率的要求，确保频率不闲置是至关重要的。

针对该频段的移动应用（或点对多点）方式，FCC 要求第一阶段（前8年）运营商在频率许可的地区应至少覆盖45%的人口；之后，在第二阶段（前12年）覆盖目标应达到至少80%。

请注意，这个覆盖率目标甚至严于FCC 曾经在700 MHz 的类似要求（40%，75%[10]）。FCC 表示，虽然这个人口覆盖率的指标有一些苛刻，但考虑到中频段能够较好地兼顾覆盖的特点，加强限定是很有必要的。这体现出了FCC 在中频段加强5G 部署的意志和决心。

图3 美国PEA区域分布图

同时，针对部署IoT 的移动应用方式，FCC 提出了频率使用率的替代要求：第一阶段（前8年）在频率许可地区的地理覆盖至少达到35%；之后，在第二阶段（前12年）覆盖目标应达到至少65%。这里用地理覆盖代替了人口覆盖。

针对点对点固定应用的方式，FCC 依据人口总数情况提出了不同的要求。简言之，在一个频率许可的地区，大约平均每67，000人的范围内，第一、第二阶段分别应部署至少1，2条链路；该地区总体上第一、第二阶段分别应部署至少4，8条链路。

3.4 惩罚机制与频率续用

针对频率使用率不达标的用户，FCC 也制定了较为严格的惩罚措施。第一阶段如不能达标，则将第二阶段的考核时限和频率许可期限减少2年；第二阶段考核如不能达标，频率许可立即自动到期，且用户无法再次申请。同时，FCC 还给出了用户自证频率使用率合规的材料要求，包括覆盖地图和相关技术文档等。

针对频率续用，在通用要求的基础上，FCC 在该频段还将采用无线电业务服务续用改革措施（Wireless Radio Services Renewal Reform）[11]，本文不再赘述。

3.5 设备技术指标和部署要求

为了较好地发挥5G 网络性能，同时兼顾对现有业务的保护，FCC 对5G 设备和部署提出了有关技术指标，如表1所示。

表1 3.7-3.98 GHz设备和部署有关要求

其中，针对带外发射，FCC 采取了3GPP 的通用限值，认为带外辐射将随着频率隔离而逐渐下降，因此无需再额外设置一定频率隔离度下（如间隔20 MHz）的限值。针对不同用户之间的干扰，FCC 并不考虑从天线高度对5G 作出限定，转而考虑限定移动运营商在其服务区域边界的辐射强度。

此外，为了保护3.7-4 GHz 频段内的测控类卫星地球站（TT&C），根据卫星产业的反馈，FCC 拟将现有的14个分散的此类地球站集中部署到4个指定地区，该步骤计划于2021年12月完成。此后，FCC 允许这些地球站继续使用，并享有受保护的地位，直至2030年12月。FCC 鼓励双方开展具体技术分析，根据实际情况，尽量缩短保护距离。

3.6 现有无线电业务的具体安排

3.6.1 卫星固定业务

针对FSS，FCC 制定了一套含有七个步骤的工作计划。

一是定义现有地球站和现有卫星运营商的类别，确定参与过渡期腾退、获得补偿的实体。基于前期核查，FCC 明确指定了参与腾退的地球站范围，以及涉及的八家卫星运营商：ABS，Empresa，Eutelsat，Hispasat，Intelsat，SES，Star One 和 Telesat。

二是修改相关规则完成3.7-4 GHz 的清频。FCC 将FSS 业务限定在4-4.2 GHz 频段范围，禁止在3.7-4 GHz 申请空间电台执照以及市场准入。FCC 声称美国《通信法》第316条赋予了其采取此行动的权利，且无需征得现有被许可人的同意，只要FCC认为这样做能够“促进公共利益、便利性和必要性”。但国会将FCC 的权利限定在只能修改现有执照，不能撤销，只能作出非本质性的修改（fundamental change）。FCC 认为现有操作符合要求。针对地球站无需办理许可的情况，FCC 将修改地球站注册办法，以体现清频要求。为确保顺利完成过渡，FCC 还将暂时冻结在4-4.2 GHz 申请新的地球站以及其他申请人申请空间电台（在美国大陆地区）。

三是设定过渡期限。FCC 设定的最终期限为2025年12月5日。此外，还设定了两个加速期限：分别是2021年12月5日前腾退3.7-3.8 GHz，以及 2023 年 12 月 5 日前 腾退 3.8-3.98 GHz，卫星运营商如按照该期限腾退将能够获得激励费用补偿。FCC 援引C频段联盟（C-Band Alliance）的观点，认为每晚一年腾退C 频段，美国消费市场将至少损失500亿美元。

四是明确补偿和激励费用有关内容。FCC 指出，费用将由未来该频段拍卖的中标者承担（按照一种费用分担机制），且其必须在支付费用之后才能将频段投入使用。期间，将采用“重叠许可”的方式。FCC 表示这种工作方法的一个主要依据是其曾经采用的新兴技术框架（Emerging Technologies framework）[12]，在历史上有过多次实践，证明可行。在腾退补偿费用的测算方面，FCC 对费用的合理性提出了相关要求，补偿除了针对与设备搬迁、滤波器改造等直接相关的“硬开销”外，还可包括一定比例的“软开销”，如由此产生的咨询、律师费等。但为了确保补偿费用测算的合理性，FCC 拟设立搬迁支付清算所（Clearinghouse）以发挥监督作用。在激励费用的测算方面，FCC 提出了一种测算方法，并为市场占有率较高的五家卫星运营商计算了具体金额。本文对上述费用的具体金额不做展开。

五是建立一个中立的、第三方的专门机构来管理搬迁费的征收和分配，也即上文提到的清算所。

六是提出了搬迁的组织工作要求。分别针对拟加速和不加速搬迁的运营商的组织工作提出了要求，包括拟加速搬迁但未如期完成时激励费用的削减措施。此外，还将设立搬迁协调员（Coordinator）督促相关工作。

七是搬迁涉及的其他方面，包括有关无线电管理数据库准确性的维护，以及FSS 和FS 有关协调政策的修订等。

3.6.2 固定业务

FCC 表示，在过去20多年，这个频段的FS 业务已经大幅减少了，目前点对点固定微波只有87个在用台站。FCC 最终决定在2023年12月5日前停止该频段点对点固定微波的使用。类似的，搬迁产生的费用将由在相应PEA 获得5G 执照的用户支付。同时，为了确保FSS 地球站在4-4.2 GHz 重新部署顺利进行，FCC 将不允许点到多点的固定微波站使用4-4.2 GHz 频段。

4 FCC 内部的分歧

FCC 连同主席在内共有五位委员。针对此次重耕，主席（Ajit Pai）和其中两名委员（Michael O’Rielly，Brendan Carr）投了赞成票，而另外两名委员（Jessica Rosenworcel，Geoffrey Starks）投了反对票，最终法规以3 ∶2获批。本节对FCC 主席观点及反对观点进行简要阐述，以了解该法规执行可能面临的风险。

FCC 主席认为5G 在拉动投资、促进就业和经济增长方面发挥重要作用。此次重耕主要遵循了四项指导原则：一是必须为5G 在C 频段提供大量频谱；二是必须要尽快；三是必须为联邦政府创造收入；四是必须确保目前C 频段现有业务能够继续提供服务。他十分清楚地认识到美国在C 频段寻找5G 可用频率所面临的矛盾，也知道不论怎么做都有反对的声音，但他最终认为必须采取行动。同时他还提到了另一条正在进行的通过国会立法改变C 频段使用方式的途径，但认为在美国大选年期待国会顺利通过立法是很难的，无法再等下去。

投反对票的Jessica 委员表示，选择C 频段来解决5G 中频段问题可能是个错误，因为该频段有很多卫星广播用户。同时，该法规的执行可能面临三个重要问题：一是拍卖和补偿的合法性问题，她认为FCC 把搬迁补偿原本应是基于自愿的私下谈判变成了强制性命令，并且由拍卖得到的原本应属于美国财政部管理的资金中的一部分，被“凭空地”提前锁定为补偿金额，这些举措和现行法律（包括“新兴技术框架”）可能不一致。二是补偿金额问题，其认为加速腾退的激励费用的计算并不合理、清晰，应当由国会或市场经济决定而不是FCC 的法规。她还表示，虽然FCC 为此在一年多前成立了一个新的经济和分析办公室，但缺乏经济学家的参与，且FCC 引用的第三方报告数据差距较大，缺乏自己的分析。三是存在政策问题，认为FCC 行使了超越其职责权限的行动，且失去了通过国会立法来改变C 频段使用的途径。如果立法通过，原本拍卖得到的资金将可以用于国家更重要的其他基础设施建设。而现在的拍卖将可能扰乱多个州现有用户尤其是公共安全有关用户的用频秩序，这将给FCC 带来很多后续协调问题。

投反对票的Geoffrey 委员支持该频段采用公开拍卖而不是私下谈判的方式来完成重耕，但对将拍卖得到的钱流入卫星运营商的“私人腰包”尤其是其他国家的卫星运营商持反对态度，并同样对金额的测算提出了质疑。

由以上内容可以看出，FCC 最终采取的决定，在多个方面仍存在一定的隐患和遗留问题。

5 结束语

本文结合3.7-4.2 GHz 频段相关背景，对美国该频段重耕的历程和法规内容进行了介绍与分析。可以看出，重耕该频段显示了FCC 在中频段加强5G 部署的意志和决心。选择该频段引入5G，既是卫星和地面通信技术发展演进的结果，也是一次利益重分配的重大变革。在协调频率重耕的过程中，FCC 综合运用了行政、法律、经济和技术的多种手段，谨慎地游走在其权利的边界范围内，消耗了相当大的工作量。由FCC 内部的争议也可以看出，在当前美国大选年、全球经济震荡的时机，此举面临着较大的政策、法律、经济及实践等方面的风险，在后续还有相关遗留问题有待解决。

同时，FCC 采取价值评估的方式，将此频段用于5G 或继续用于卫星对应的消费市场规模，并以此作出决策的重要参考，具有一定的启发性。在决策过程中，FCC 援引了多份来自其内部的、产业联盟的或第三方机构的频谱产业价值测算报告（包括卫星腾退激励补偿费用的测算），可以看出相关研究是FCC 实现频谱管理的重要参考。注意，这里测算的并不是频谱本身的价值，而是由频谱催生的产业价值，是从一个国家的总体角度出发的。这体现了频谱在国家重要产业以及经济建设等方面发挥的重要驱动作用。

FCC 对中频段的重视，也再一次体现了中频段在5G 商用部署的优势和不可替代的作用。率先发展5G 中频段的国家将能够在全球5G 商用部署中取得优势。当前，我国以5G 系统为重要内容的科技新基建正在如火如荼的开展。下一步，在后5G 时代乃至6G 时代，频谱问题仍将作为首要问题之一继续发挥其战略先导作用。