美国1000MHz宽带频谱共享计划浅析
引言
近年来,伴随着无线技术的快速发展,智能手机、平板电脑等设备使得移动信息接入逐步成为我们生活的中心。未来,无线频谱接入将成为全球经济增长和技术引领的重中之重。从2008年到2011年,全球移动数据连续四年实现翻倍增长。到2020年,全世界连接到移动网络的设备数量预计增长到500亿。届时,无线技术将扩大和催生更多的无线业务,在全球将产生约4.5万亿美元的经济收益,从而使得无线频谱的商业接入产生空前的需求[1]。频谱的短缺会影响美国工业在世界范围内的竞争力。
为了提升美国经济竞争力,创造就业机会,激发创新,加强国防,总统奥巴马于2010年发布了 "释放无线宽带革命"计划[2]。该计划要在10年内将腾出500MHz频谱,用于商业的移动和固定无线宽带业务。但美国国家和电信管理局(NTIA)研究发现,清除现有业务系统,重新分配联邦频谱是不可行的,这会带来高成本开销、漫长的执行时间,甚至影响现有联邦业务系统的运行。仅在1755-1850Mhz回收95MHz频谱就需要耗费10年时间和180亿美元。
现今的频谱短缺,是由于频谱未被充分管理所造成的。如果美国扩大对联邦频谱的管理范畴,使频谱变得可重复使用或可经常性的重新发放执照,便可以将频谱资源从稀缺变为富足。另外,现行频谱细碎的静态划分和独占使用方式也导致了频谱使用的低效和人为稀缺性。
针对美国频谱使用现状,弥补现行政策的不足,有效解决"频谱短缺"问题,促进美国经济发展和确保世界领先地位,美国总统科技顾问委员会(PCAST:President’s Council of Advisors on Science and Technology)提出频谱高速公路计划,该计划预计可以使现有频谱容量扩大1000倍。
频谱高速公路概念
频谱高速公路计划是确定1000MHz的联邦频谱,通过改善频谱管理手段,实施新的频谱结构和无线电系统架构,使不同无线业务在一段频谱内形成动态共享,从而极大提高频谱的使用效率。
将无线通信和公路运输做类比,宽带频谱可看作高速公路,不同无线业务可看作是在高速公路上行驶的车辆(如"联邦政府车辆"和"商用车辆"),频谱动态共享可看作机动车可以从一条车道切换到另一条车道。频谱管理系统可看作交通规则和指挥系统,不同无线业务应遵守一定的管理规则,才能避免碰撞,有效共享。例如可以设置"无线信号灯"管理频谱接入,另外出于国家和公共安全方面的考虑也可限定政府使用优先于商业使用。
根据美国频谱现有业务分配情况、频谱属性以及传播特性,PCAST建议选用2700-3700MHz的联邦频谱建立第一个频谱高速公路,并以3550MHz~3650MHz作为验证频段[3]。
频谱高速公路与国家宽带计划不同的是尽量保证现有无线业务不发生改变,其他业务通过新的管理机制有秩序的接入使用。其重要特征为频谱的共享使用而不是独占,通过大的频带划分,使其可容纳各种兼容性应用以及各种适合宽带的新技术应用。
频谱高速公路的基本理念
要实现1000MHz联邦频谱的共享的频谱高速公路,首先是将现在联邦频谱小而精的划分方式改为百兆赫兹级以上的大带宽的划分。这样可以更容易使频谱共享形成规模,但需要各联邦机构的参与合作;其次需要建立等级接入制度和频谱接入系统,以保障联邦业务系统不发生改变,并使不同等级的无线业务形成有效共享,扩展频谱容量;再次,还需要确立接收机管理框架,逐渐提高用频标准,提高邻频带的可用性;最后,为支撑频谱高速公路计划,现有简单计算频谱效率已不再适用,需要一种更全面的评估频谱使用的方法,注重频谱使用的实际效益。
(一)频谱结构转变
为实施频谱高速公路计划,实现宽带频谱动态共享,需要新的频谱结构支撑。
首先,实现频谱共享要求频谱结构向大频谱带宽的划分转变,并将频谱使用作为系统工程,而不能将频谱活动进行细致分类。新的频谱结构的调整将有助于解决由于缺乏宽带频谱而无法研制大带宽、低功耗设备的问题。从而促进相关新技术的实现和应用。反过来,此类新技术的不断涌现又会进一步促进新的频谱结构的形成。除此之外,宽带频谱还有助于可以减少邻道干扰,保持邻道的兼容性。
其次,提高频谱利用率要求频谱结构向高频段、微小区转变。由于高频率对空气和建筑物的穿透性较差,因此适合小范围的传输覆盖。而微小区的部署使得给定频谱更加容易实现空间复用,并且微小区也更适合现代的收发一体的通信设备。虽然微小区需要更多的设备,但是随着无线设备功耗的下降以及数据速率的增长,这将不再是问题。
Wi-Fi的迅速崛起证明了新的频谱结构的诸多优点。首先是对干扰的容忍度的提高,即在同一区域可以同
- 妤傛ḿ楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閸忋劍鏌熸担宥咁劅娑旂姴鐨犳0鎴滅瑩娑撴氨鐓$拠鍡礉閹绘劕宕岄惍鏂垮絺瀹搞儰缍旈懗钘夊閿涘苯濮幃銊ユ彥闁喐鍨氶梹澶歌礋娴兼ḿ顫呴惃鍕殸妫版垵浼愮粙瀣瑎...
- 娑擃厾楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
缁箖鈧拷30婢舵岸妫亸鍕暥閸╃顔勭拠鍓р柤閿涘奔绗撶€硅埖宸跨拠鎾呯礉閸斺晛顒熼崨妯烘彥闁喕鎻崚棰佺娑擃亜鎮庨弽鐓庣殸妫版垵浼愮粙瀣瑎閻ㄥ嫯顩﹀Ч锟�...
- Agilent ADS 閺佹瑥顒熼崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
娑撴挸顔嶉幒鍫n嚦閿涘苯鍙忛棃銏n唹鐟欘枃DS閸氬嫮顫掗崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱遍崝鈺傚亶閻€劍娓堕惌顓犳畱閺冨爼妫跨€涳缚绱癆DS...
- HFSS鐎涳缚绡勯崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
鐠у嫭绻佹稉鎾愁啀閹哄牐顕抽敍灞藉弿闂堛垼顔夐幒鍦欶SS閻ㄥ嫬濮涢懗钘夋嫲鎼存梻鏁ら敍灞藉簻閸斺晜鍋嶉崗銊╂桨缁崵绮洪崷鏉款劅娑旂姵甯夐幓顡嶧SS...
- CST瀵邦喗灏濆銉ょ稊鐎广倕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閺夊孩妲戝ú瀣╁瘜鐠佽绱濋崗銊╂桨鐠佸弶宸緾ST閸氬嫰銆嶉崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱濋崝鈺傚亶韫囶偊鈧喕鍤滅€涳附甯夐幓顡塖T鐠佹崘顓告惔鏃傛暏...
- 鐏忓嫰顣堕崺铏诡攨閸╃顔勭拠鍓р柤
娑撳洣绗€妤傛ɑ銈奸獮鍐叉勾鐠у嚖绱濇潻娆庣昂鐠囧墽鈻兼稉杞扮稑閸︺劌鐨犳0鎴炲Η閺堫垶顣崺鐔枫亣鐏炴洘瀚甸懘姘剧礉閹垫挷绗呴崸姘杽閻ㄥ嫪绗撴稉姘唨绾偓...
- 瀵邦喗灏濈亸鍕暥濞村鍣洪幙宥勭稊閸╃顔勭拠鍓р柤閸氬牓娉�
鐠愵厺鎷遍崥鍫ユ肠閺囨潙鐤勯幆鐙呯礉缂冩垵鍨庨妴渚€顣剁拫鍙樺崕閵嗕胶銇氬▔銏犳珤閵嗕椒淇婇崣閿嬬爱閿涘本鍨滅憰浣圭壉閺嶉绨块柅锟�...