《掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
70/100 📌 第 7 周：頻譜與無線資源管理 - 分配頻率與時槽以提升容量和效率。
📘 第 7 章導讀：頻譜與無線資源管理（61–69）________________________________________
第 7 週聚焦於行動網路中最核心、最昂貴、也最有限的資源──頻譜（Spectrum）。
頻譜就像無線通訊的「高速公路」，如何分配、共享與利用，決定了整個網路的容量與使用者體驗。
本章首先介紹頻譜的規劃與分配機制（📡 61–64），說明有牌照與無牌照頻段的特性，以及頻率再利用、干擾管理與動態頻譜共享（DSS）如何讓不同技術（如 LTE 與 5G）在同一頻段中和平共存。
接著進入功率與容量的技術層面（🔋 65–66），探討發射功率控制如何在清晰通訊與干擾之間取得平衡，並透過**載波聚合（CA）**將多頻段合併成更寬的通道，大幅提升資料速率。
在雙工模式比較（⏱ 67）中，學員將了解 FDD 與 TDD 的運作差異，以及為何 5G 高頻段普遍採用 TDD，以支撐高速率與低延遲需求。
最後兩節（💰 68–📈 69）延伸到產業層面，說明頻譜拍賣如何影響電信業者的成本與市場競爭，以及頻譜效率（bps/Hz）如何成為衡量技術進步與營運效益的關鍵指標。
✨ 學習目標：
透過本章，你將能掌握從「政府分配頻譜」到「基地台如何有效利用頻寬」的完整脈絡，
理解頻譜不僅是技術問題，更是策略、經濟與國家通訊競爭力的核心所在
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📝 一、知識總結
📡 61. 頻譜規劃
🔹 有牌照：受管制、專屬使用 → 穩定、保障 QoS
🔹 無牌照：Wi-Fi、藍牙等 → 靈活但干擾大
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📶 62. 頻率再利用
🔹 同一頻率在不同小區重複使用
🔹 善用空間隔離，提升容量
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⚡ 63. 干擾管理
🔹 頻率重用帶來干擾 → 需 ICIC / eICIC / FeICIC、波束成形、功率控制
🔹 像「交通警察」維持秩序
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🔄 64. DSS（動態頻譜共享）
🔹 LTE / 5G 共用同一頻段，動態分配資源
🔹 有效利用頻譜，助 5G 初期推廣
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🔋 65. 功率控制
🔹 調整 UE / 基地台發射功率
🔹 目標：通訊清楚、省電、少干擾
🔹 模式：開迴路 / 閉迴路 / 快速控制
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🚀 66. 載波聚合（CA）
🔹 多頻段合併，提升速率與容量
🔹 類型：Intra-band（同頻段） vs Inter-band（跨頻段）
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⏱ 67. TDD vs FDD
🔹 FDD：上下行分頻（雙車道）
🔹 TDD：上下行分時（紅綠燈控制）
🔹 5G 高頻段多採 TDD
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💰 68. 頻譜拍賣
🔹 政府用拍賣分配稀缺資源
🔹 模式：密封標 / 遞增 / SMRA
🔹 影響：政府收入、業者競爭、用戶資費
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📈 69. 頻譜效率
🔹 定義：bps/Hz → 頻寬利用率
🔹 技術演進提升效率（2G < 3G < 4G < 5G）
🔹 關鍵：調變、MIMO、干擾管理
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🎯 二、測驗題
🧩 單選題
1️⃣ 在「頻譜效率」中，若 20 MHz 頻寬平均效率為 5 bps/Hz，最大可傳輸速率為？
A. 20 Mbps B. 50 Mbps C. 100 Mbps D. 200 Mbps
👉 答案：D
📘 解析： 頻譜效率 × 頻寬 = 總速率 → 5 × 20 MHz = 100 Mbps。
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2️⃣ TDD 與 FDD 最大差異為？
A. TDD 用不同頻段分開上下行
B. FDD 用時間分割上下行
C. TDD 上下行共頻，用時間切換
D. FDD 僅適用於 5G
👉 答案：C
📘 解析： FDD 是分「頻」，TDD 是分「時」。TDD 可靈活調整上下行比例。
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3️⃣ 哪一種技術主要用來「把零碎頻譜拼起來」？
A. DSS B. 載波聚合（CA） C. 功率控制 D. 頻譜拍賣
👉 答案：B
📘 解析： 載波聚合可將分散的多段頻譜合併使用，提高速率與容量。
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4️⃣ 下列哪一項屬於「動態共用頻譜」概念？
A. DSS B. FDD C. TDD D. CA
👉 答案：A
📘 解析： DSS（Dynamic Spectrum Sharing）讓 LTE 與 5G 共用同一頻段，動態分配資源。
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5️⃣ 干擾管理（ICIC/eICIC/FeICIC）的主要目的為？
A. 增加上行功率
B. 協調鄰區干擾、穩定信號品質
C. 節省頻寬
D. 分配牌照頻譜
👉 答案：B
📘 解析： 干擾管理透過時序、頻率與功率協調來減少小區間的干擾。
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問答題
1️⃣ 請比較 DSS 與頻譜再利用的差異。
👉 解析：
DSS（Dynamic Spectrum Sharing，動態頻譜共享）與頻譜再利用（Frequency Reuse）雖都強調「提高頻譜使用效率」，但概念與應用層面完全不同。
• DSS 是針對不同世代的行動通訊技術（如 LTE 與 5G）在同一頻段上動態共存的一種機制。
它透過軟體演算法即時判斷哪一部分頻譜由 4G 使用、哪一部分分配給 5G，使營運商不必立即清空舊系統，就能快速推動 5G 服務。
✅ 關鍵詞：跨世代共頻、動態分配、平滑升級。
• 頻譜再利用 則是針對同一世代的網路系統（如 LTE 小區），在空間上重複使用相同頻率以增加容量。
只要基地台之間距離足夠遠，或透過干擾管理技術分隔，便能多次使用同一頻率而互不干擾。
✅ 關鍵詞：空間重複利用、提升容量、干擾管理。
簡言之：
DSS 是「跨世代在同一頻段共用」，
頻譜再利用是「同世代在不同地區重複使用」。
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2️⃣ 為什麼 5G 高頻段多採 TDD，而低頻段偏向 FDD？
👉 解析：
5G 網路依頻段特性採取不同的雙工方式。
• 高頻段（如 3.5GHz、28GHz）：頻譜連續、但難以找到上下行成對頻段。由於 5G 的下行需求（下載影音、雲端資料）遠高於上行，因此採用 TDD（時分雙工） 可靈活調整上下行比例，例如 8:2、7:3，以配合實際流量需求。此外，TDD 更能結合 Massive MIMO 與波束成形，提升整體頻譜效率。
• 低頻段（如 700MHz、900MHz）：覆蓋範圍廣、穿透力強，常用於語音與廣域服務。這些頻段多具備成對頻譜，因此採用 FDD（頻分雙工） 可同時上下載、延遲低、穩定性高，特別適合行動電話與語音通信等連續傳輸服務。
📘 總結：
高頻段採 TDD，追求靈活與容量；
低頻段採 FDD，追求覆蓋與穩定。
這是 5G 頻譜規劃中「依頻段特性選擇最適雙工方式」的核心原則。
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🛠 三、實務演練題
1️⃣ 頻譜經濟學思考
假設政府拍賣一段 100 MHz 頻譜，三大電信業者競標，請設計三種可能的分配結果，並分析：
• 誰拿得多，誰拿得少
• 對市場競爭有什麼影響
• 用戶資費會不會受到影響
2️⃣ 干擾管理實務
假設台北車站周邊部署 5G 小區密集，若用戶投訴網速下降，請提出干擾管理措施（如 eICIC、波束成形、功率控制）。
3️⃣ 頻譜效率提升
若平均效率僅 2 bps/Hz，請提出至少三種技術方法提升（調變、MIMO、干擾管理）。
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📡 四、實作 —— 模擬頻譜分配方案
假設有 100 MHz 頻譜（3.5 GHz 頻段），要分配給三家電信業者（A、B、C）。
方案一：平均分配
• A：33 MHz
• B：33 MHz
• C：34 MHz
👉 公平，但未考慮市場需求差異。
方案二：依市佔率分配
• A（40% 市佔）：40 MHz
• B（35% 市佔）：35 MHz
• C（25% 市佔）：25 MHz
👉 與用戶數匹配，但小業者競爭力可能不足。
方案三：混合模式（基礎保證 + 加價競標）
• 三家先各保底 20 MHz（確保基本覆蓋）
• 剩餘 40 MHz 用競標方式拍賣
👉 平衡公平性與市場競爭力。
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📘 第7章：頻譜與無線資源管理（61–69）
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📡 頻譜 → 網路的「空中高速公路」
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┌──────────────────────────────────┐
│ 61. 頻譜規劃 │ 分牌照 / 無牌照 │
│ ↓ │ │
│ 68. 頻譜拍賣 │ 政府分配資源、定價 │
└──────────────────────────────────┘
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頻譜如何「重複利用」與「共用」
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┌──────────────────────────────────┐
│ 62. 頻率再利用 │ 同頻異地使用 → 提升容量 │
│ 64. DSS │ 不同世代共頻 → 4G+5G 共存 │
└──────────────────────────────────┘
│
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頻譜使用過程中 → 干擾與功率的控制
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┌──────────────────────────────────┐
│ 63. 干擾管理 │ ICIC / eICIC / FeICIC │
│ 65. 功率控制 │ 開 / 閉 / 快速控制模式 │
└──────────────────────────────────┘
│
▼
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頻寬擴展與雙工設計
───────────────────────────────────────┌──────────────────────────────────┐
│ 66. 載波聚合 │ 拼接多段頻譜、加倍速率 │
│ 67. TDD vs FDD │ 分時 / 分頻雙工設計 │
└──────────────────────────────────┘
│
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📈 69. 頻譜效率：bps/Hz
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↑ 技術演進提升效率（2G→3G→4G→5G）
│ 關鍵：調變、MIMO、干擾管理
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📖 說明：
這張圖將整個「頻譜管理」的脈絡分成四個層次：
1️⃣ 頻譜分配層（61, 68）：政府規劃與拍賣資源。
2️⃣ 利用層（62, 64）：提升使用效率與共享策略。
3️⃣ 控制層（63, 65）：降低干擾、維持信號品質。
4️⃣ 技術層（66–69）：藉由聚合與雙工方式提升容量與效率。
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✅ 總結與啟示
• 頻譜是行動網路的「命脈」，管理得好才能高效運作。
• 61–69 單元核心：如何規劃、共享、控制與利用有限頻譜。
• 實務中，營運商需在 技術（效率、干擾） 與 經濟（拍賣、資費） 之間做平衡。
👉 一句話總結：頻譜管理就是「有限資源最大化利用」的藝術，考驗政府規劃與營運商的技術智慧！
