美国1000MHz宽带频谱共享计划浅析

定义。对于要接入现有美国联邦系统相邻频段新系统，提供清晰明确的干扰要求。这个框架可以让设备厂商在满足干扰要求的条件下，自由选择适合他们设备的频段。限制低性能接收机对有害干扰的索赔的这一规划方式的改变是对现行发射机管理方式的必要补充，这个补充的目标不是避免有害干扰，而是决定谁来承担干扰的责任。

干扰门限可定义为频率和空间内的场强，如图6所示。在给定频率和空间内，只有当有害干扰超出指定的干扰程度时，被授权者才可以投诉和索赔。在没有给出干扰门限的频率和空间中，不提供干扰保护和索赔。

图4：接收机干扰门限示意图

设定接收机干扰限制，即描述有害干扰条件，可以使新的无线系统提前预估在给定的频段上部署发射机的成本。接收机干扰限制也能确保邻频带的未来可用性。在联邦频谱内，接收机的干扰限制可被预先设定，这样现存的联邦无线系统无需做任何改变，因此对现存系统不会造成任何影响。为了改善频谱使用效率，随着新设备的出现，可以不断的提高接收机干扰的门槛，不符合要求的旧设备也会随之淘汰。

（五）频谱使用效率的度量

很多测试表明，即使是在拥挤的城区，绝大部分频带（3.7GHz以下）的频谱占用度也小于20%。频谱容量应该从时间维度上被充分利用，为了支撑新的频谱共享计划，灵活使用回收的频谱，标记未充分利用的频谱，需要一种能够评估频谱使用效率的度量方法。在新的频谱结构下，简单的衡量频率效率已再适用，新的度量方法要衡量频谱使用的实际效益。在影响频谱使用的相关因素中，如传输速率、传输覆盖范围、排他性干扰等，这些参数都只能反应频谱使用的一个侧面，而新方法应综合考量所有因素。

通过这种度量方法，不仅能知道用户如何完成通信，而且要知道通信中是否会妨碍到其他用户。换言之，度量应该平衡考虑频谱使用的质量和机会成本。这种度量不仅可以定量分析比较同一频谱中的不同系统的频谱使用情况，也可以分析给定系统在不同频段的适用度。对于有益的行为或有效的调制机制，通过技术手段实现的度量方法应给予激励。

PCAST给出了一种可能的有效性度量的频谱使用的方法，该方法考虑了通信容量、通信范围、干扰范围、时间和频谱的排他性等方面。其公式如下[5]：

Eff_spectrum表示频谱有效性，它与数据传输的通信范围、占用频谱，区域，时间以及排他性有关；其中，R(n)表示用户n的实际通信范围；D(n)为用户n的数据通信数据量；I²(n)为用户n的干扰范围，在该范围内其他用户的通信将被阻止；T(n)为用户n的实际通信时间；S(n)为用户n实际独占的频谱；k为在特定的频段和区域总的频谱用户的个数。利用上式可以比较单蜂窝小区和Wi-Fi节点服务的有效性，可以很好的解释为什么Wi-Fi是更有效的频谱使用方式的原因，尽管它在覆盖性方面有限。

度量方法的重要性远超出工程应用和设计无线电设备的范围。公式中的每一因子都需要政策、投资和管理决策所驱动。这种度量表明无线宽带的解决办法是一个十分复杂的问题，而不是简单的腾出专用频带那么简单。

度量要强调频谱重复利用的影响，这是发展可扩展的无线网络的基础。发展越来越大范围的频谱分配无论是从频谱还是从服务角度都更加有效。

结束语

联邦频谱为美国应对频谱需求指数增长问题、在世界范围内确定频谱共享技术领先地位提供了独一无二的机会。而实现联邦频谱共享的基石是创造大划分范围的频谱。PCAST的报告表明存在开放1000MHz共享联邦（非联邦）频谱实现微小区低功率二次接入或一般授权接入的可行性 。频谱可用性的扩张可以刺激企业在技术、设备和应用服务等方面的投资，拉动二次接入设备和一般授权设备的设计和制造，促进动态频谱接入，最终实现联邦频谱潜在频谱容量的激增。

目前，我国已划分的频谱资源的利用率也较低。随着无线技术和业务日新月异的发展，我国频谱资源的紧张形势将会逐渐凸显。如何解决未来我国频谱资源需求激增的问题，我们可以借鉴频谱高速公路计划中的管理方法和理念，结合我国频谱使用情况，进行相关试验，验证动态频谱共享创新模式的可行性。一旦动态频谱共享形成广泛应用，那么在频谱监测技术、设备检测规范以及台站管理等方面都需要做出相应的改进，以适应新的频谱使用方式。

作者：杨淼 方正 李明明 来源：国家无线电监测中心

参考文献：
GSMA/Machina Research (2012). The Connected Life: A USD 4.5 trillion global impact in 2020.
Presidential Memorandum (2010). Unleashing the Wireless Broadband Revolution.
NTIA (2011). Second Interim Progress Report on the Ten-Year Plan and Timetable.
Lasar, M. (June 19, 2008). "FCC gives Sprint Nextel a break in 800 MHz spectrum makeover."
"Scaling, Density, and Decision-Making in Cognitive Wireless Networks." ，P. F. Marshall, Cambridge University Press (August 2012).