【無線射頻通信】-國內(nèi)外頻譜管理與優(yōu)化的研究

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----國內(nèi)外頻譜管理與優(yōu)化的研究一、頻譜使用的現(xiàn)狀

近年來，無線通信產(chǎn)業(yè)正在飛速的進(jìn)展，越來越多的用戶數(shù)量和更好的服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，QoS）需求成為無線產(chǎn)業(yè)向前進(jìn)展的源動(dòng)力。因此在諸如家庭、辦公室以及公共場所等多種環(huán)境當(dāng)中，與無線通信相關(guān)的新技術(shù)、新設(shè)備以及新業(yè)務(wù)也一個(gè)接一個(gè)地接踵而至，這種場景使我們期盼的無處不在、無時(shí)不在的泛在通信網(wǎng)絡(luò)有望在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。與此同時(shí)，隨著用戶數(shù)的增加，無線頻譜的需求量也正在急劇增加。

依據(jù)ReportITU-RM.[IMT.ESTIMATE]對將來頻譜需求的估量，到2023年，根據(jù)兩個(gè)運(yùn)營商計(jì)算，IMT-2000和IMT-Advanced總的頻譜需求范圍是1440~1760MHz，最低的頻譜需求也要1440MHz。

根據(jù)我國的業(yè)務(wù)和市場猜測狀況，依據(jù)ITU-RM.[IMT.METH]建議中定義的計(jì)算方法，可以得出我國到2023年總的頻譜需求約為1360MHz。其中IMT-2000及其增加型系統(tǒng)的頻譜需求為560MHz，IMT-Advanced頻譜需求達(dá)到了800MHz。

目前世界各國的頻譜管理方式主要采納官方指配和公開拍賣方式，在不同無線業(yè)務(wù)使用頻段的安排上，基本上是各國無線電管理機(jī)構(gòu)依據(jù)法定無線電業(yè)務(wù)的技術(shù)特點(diǎn)、業(yè)務(wù)力量、帶寬需求等因素，以固定頻段來進(jìn)行指配，因此可以認(rèn)為無線電頻譜是一種有限的資源。隨著頻譜資源消費(fèi)者數(shù)量的不斷增加，這種珍貴的無線資源最終將會(huì)耗盡。

最近業(yè)界已形成一個(gè)共識(shí)，那就是可用的無線電頻譜資源幾乎已經(jīng)被安排完畢。圖1是的頻譜安排狀況，圖2是中國目前的頻譜安排狀況?？梢钥闯鰩缀跞康念l譜都已被授權(quán)業(yè)務(wù)所占用，在世界上其它國家也存在類似的狀況。新的無線業(yè)務(wù)為了獵取可用的頻譜資源，已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)千億美元的投入，如歐洲和亞洲的3G頻譜的拍賣。

圖1、的頻譜安排圖

圖2、中國的頻譜安排圖

這種不斷增加的業(yè)務(wù)帶寬需求和有限的無線頻譜資源之間的沖突變得越來越突出，好像"頻譜匱乏'的問題最終將會(huì)毀掉我們泛在網(wǎng)絡(luò)的美妙將來。隨著技術(shù)的進(jìn)展和業(yè)務(wù)需求的變化，固定頻段指配的方式漸漸顯示出了其固有的弊端。在某些熱點(diǎn)業(yè)務(wù)的頻段內(nèi)（如蜂窩移動(dòng)通信頻段），頻段變得相當(dāng)擁擠，頻譜資源供不應(yīng)求；而在其它的一些頻段（如廣播電視頻段），則存在時(shí)間和空間上的大量頻譜閑置的現(xiàn)象。

圖3是中國南方的某大城市一個(gè)地點(diǎn)7天24小時(shí)的測量結(jié)果。測量結(jié)果表明，即使在最擁擠的蜂窩移動(dòng)通信頻段，也存在個(gè)別時(shí)段上的大量閑置。

圖3、國內(nèi)某城市一周之內(nèi)的頻譜占用狀況

二、國內(nèi)外關(guān)于頻譜管理與優(yōu)化的討論

有限的頻譜資源和頻譜利用效率的低下使得人們開頭重新考慮傳統(tǒng)頻譜政策的有效性。固定頻譜安排政策在過去很長一段時(shí)間內(nèi)起到了很好的作用，然而隨著適合移動(dòng)業(yè)務(wù)的頻譜接入量的快速增長，已經(jīng)開頭阻礙產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展。因此，當(dāng)前所面臨的頻譜匱乏實(shí)際上并不是可用頻率物理上的稀缺，而是頻譜管理政策產(chǎn)生的桎梏，好像用"接入?yún)T乏'描述當(dāng)今頻譜使用的狀況更為合適。

頻譜使用的不平衡性，部分頻段利用不充分，另一些頻段則過分擁擠，激發(fā)人們在工程、經(jīng)濟(jì)和管理領(lǐng)域去查找更好的頻譜管理政策，一些更為敏捷和有效的頻譜管理思想被提了出來。"開放頻譜'的概念的提出，目的是使用新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)地管理頻譜接入，實(shí)現(xiàn)頻譜共享，以代替當(dāng)前政府"指令式'的靜態(tài)頻譜安排方式。國防部高級技術(shù)討論方案署（AdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）關(guān)于"動(dòng)態(tài)頻譜接入（DynamicSpectrumAccess，DSA)'網(wǎng)絡(luò)的方法，旨在通過動(dòng)態(tài)地重新安排已有的頻譜資源，大大改善現(xiàn)有事通信在全球范圍內(nèi)事部署的性能。IEEE802.22工作組正在制定的針對無線區(qū)域網(wǎng)（WirelessRegionalAreaNetwork，WRAN)的新標(biāo)準(zhǔn)，主要任務(wù)是利用現(xiàn)有的UHF/VHF電視波段的空閑子帶進(jìn)行通信，建立固定的點(diǎn)對多點(diǎn)的WRAN系統(tǒng)。

尋求如何有效提高無線頻譜利用效率，探究新的動(dòng)態(tài)、合理的無線頻譜管理方法，開發(fā)促進(jìn)新的智