无线电频率资源价值评估与比较

裴郁杉（中国联通网络技术研究院，北京 100048）

0 引言

随着移动通信制式的不断发展，移动运营商拥有了高中低不同频段的频谱资源，并逐步推进频谱重耕与调整工作。但对于不同的频谱资源，其传播特性、带宽大小、所处产业链生态、电磁环境等特性均有很大差异，因此用频单位在进行网络部署时，对于潜在的频谱资源，如何评估其价值，选择最优的频谱，成为一个问题。本文利用市场比较法［1］来评估比较任意频段不同带宽的频谱资源价值。

1 频率资源评估方法

当已知某频谱资源的价格时，参考市场比较法，任意频段的价值可用式（1）表示：

式中：

V——待估频谱价格

VB——已知频谱价格

ω1——待估频谱频段传播情况指数/已知频谱频段传播情况指数

ω2——待估频谱带宽指数/已知频谱带宽指数

ω3——待估频谱干扰共存指数/已知频谱干扰共存指数

ω4——待估频谱产业链因素条件指数/已知频谱产业链因素条件指数

ω5——待估频谱个别因素条件指数/已知频谱个别因素条件指数

Δ1——待估频谱个别因素条件指数-已知频谱个别因素条件指数

Δ2——待估频谱个别因素条件指数-已知频谱个别因素条件指数

以f0和f12 个频谱资源为例，其中f0为比较实例频率资源，f1为待评估频率资源，式（1）中的每个参数的详细意义如下。

ω1主要反映频段自身高低的差异，体现在传播损耗上。频段越低，在相同成本下的覆盖效果越好，因此频段部分采用乘数系数，即在一定速率要求下的覆盖半径之比的平方。

ω2表征该频谱资源的带宽。在网络部署成本不变时，带宽与业务量成正比关系。因此采用乘数系数，以MHz 为基准价格。在目前各国的频谱拍卖底价设置中，带宽与底价成正比关系，即10 MHz 带宽标的频段的底价是5 MHz 带宽标的底价的2 倍，单位带宽的底价相同，在实际拍卖过程中，结果也与此相似（目前各国的频谱拍卖多以5 MHz、10 MHz 为标段单位，更大带宽的标段极少见）。wMHz 的标的带宽价格系数如下：

式中：

γ1——实现基本业务最小载波带宽

γ2——实现常规业务的带宽

γ3——发射机最大发射带宽

α——在部署计划面积中，该比例的面积都需要有γ2的带宽以实现常规业务。由于在单频段就能满足常规业务部署，不需要在其他频段上建设连续网络，相同投入成本下的收入提升。α一般取（1-城区面积比例）。

ω3，Δ1：表征了该频段的干扰共存难度。这里指在某频段上为了与同频及邻频原有业务实现共存而采取隔离措施所导致的频谱价值的变化，主要包括以下2部分内容。

a）为保护现有业务，对现有业务台站采取保护措施，这部分额外增加了建网成本。假设必须保护的现有业务台站个数为M1，每个台站的实施成本为V1；必须再额外增加器件的IMT 基站数量为M2，每个基站增加的成本为V2，则加性系数为：

那么，与比较实例频谱相比，Δ1=Δ1s（f1）-Δ1s（f0）。

b）为了保护现有业务采取的地域隔离，缩小了单频段的覆盖面积。假设必须隔离的现有业务台站的个数为N（f），每个台站的隔离距离为D（f），该频段的目标覆盖面积为S（f），则乘数系数为：

ω4：表征该频率资源所处的产业链成熟度。网络侧设备的成熟度会直接影响建网成本，终端产业链的发展直接影响用户的发展。假设聚集在该频段有N1（f）个运营网络，运营商网络内或本国内支持该频段的渗透率达到n1（f），前聚集在该频段的网络数为N2（f），运营商网络内或本国内该频段终端的渗透率达到n2（f），则网络和终端的因子分别为式（8）和式（9）。

2 频率资源价值评估实例

下面以900 MHz 频段为基础频段对目前主要的IMT频率的相对价值进行评估，阐述本文提出的方法。

ω1：采用3GPP TS 38.901 的信道模型进行计算，通常网络是上行受限，因此采用上行链路路损模型计算。其中，城中村900 MHz 频段上的干扰假设有15 dB，900 MHz 频段上的天线增益比1.8/2.1 GHz 等中端频率低3 dB，900～2 600 MHz 的穿透损耗差值为0，天线增益和发射功率无差值，以各场景下的NLOS 模型进行计算，各频段之间的ω1结果分别如表1、表2 和表3所示。

表1 Uma-NLOS场景下的ω1

表2 Umi-NLOS场景下的ω1

表3 RMa-NLOS场景下的ω1

可见，在不同环境、不同信道模型下，各频段的ω1取值不同。

综合考虑所有场景下：ω1=（城区干扰面积×+城区无干扰面积×+郊区面积×+农村面积×）/覆盖面积=（8.1×20%×+8.1×80%×+27×+641×）/（963-230-57）

其中，城区（UMi）干扰面积假设是建成区的20%，城区（UMi）无干扰面积假设是建成区的80%，郊区（UMa）认为是所有适宜城镇化和工业化开发的面积-建成区面积，农村（RMa）面积为剩余的国土面积-第一阶梯面积（海拔高于4 000 m的地区，约为230万km2）-主要无人区面积［3］。

建成区面积估计如下：从1990 年到2000 年，中国城市的建成区面积从1.22 万km2增长到2.18 万km2，增长78.3%；到2010 年，这个数字达到4.05 万km2，又增长5.5%。从倍数来讲，2010 年是1990 年的2 倍以上［3］。2015 年达到5.16 万km2［4］。因此假设2020 年的建成区总面积为2010年的2倍，即8.1万km2。

郊区面积估计如下：我国山地多、平原少，大概有60%是山地和高原。适宜工业化和城市化开发的面积是180 万km2，这是请中科院一些专家做的评估结果，本文中将其记作为城区与郊区的总面积［5］。

因此，根据上述估计，各频段ω1的值如表4所示。

表4 各频段的ω1值

ω2：当前，低频段（1 GHz 以下）通常用于深度及广度覆盖，中频段（1～3 GHz）可以用于较大容量的连续覆盖，中高频段（3～6 GHz）适用于高容量的局部连续覆盖，毫米波频段用于热点地区的超大容量。因此对于不同业务、不同频段，γ1、γ2、γ3的取值不同，如表5所示。

表5 不同业务、不同频段γ1、γ2、γ3的取值

对于不同带宽的频率资源，将带宽值和表5 中的γ1、γ2、γ3的取值代入式（3）和（4）计算即可。

ω3，Δ1：国内在现有已分配的IMT 频段中，没有需要考虑在该频段上对现有业务的保护，因此不考虑ω3和Δ1的计算。

ω4：表6为目前全球900 MHz、1 800 MHz、2 100 MHz和2 600 MHz 频段上的4G 网络数量和国内4G 网络中支持以上频段的终端渗透率。根据表6，可以计算得到各频段的ω4，1、ω4，2分别如表7和表8所示。

最终，以已知频谱为基础，各频段上的不同带宽的频率资源的相对价值为ω1×ω2×ω4，1×ω4，2。

表6 全球内各频段的网络数量和终端渗透率

表7 各频段的ω4，1

表8 各频段的ω4，2

3 总结

本文对影响频率资源价值的因素进行了详细的分析，提出了一种评估频谱价值的方法。同时量化了部分影响频率资源价值的因素，并给出了这些影响因素的计算示例，可供频率主管机构或用频单位参考使用。

在使用本文的评估方法时可以根据网络技术的发展和用频单位的用频需求与网络、业务的部署需求，采用不同公式或增减更改公式中的参数。此外，电磁环境、政策影响、使用年限、协调难度等均可以纳入其中。其中电磁环境的影响可以嵌入到ω1中。