突破頻譜“瓶頸” LTE或受益“數(shù)字紅利”

面對3G和未來3G+、甚至4G，中國面臨著800MHz的頻譜“缺口”，在各國對頻譜爭奪日趨激烈的今天，如何最大化地有效利用現(xiàn)有頻譜？創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)？

從3G、3G+到4G，無線寬帶移動技術(shù)的飛速跨越正日益受到頻譜資源緊缺的挑戰(zhàn)。無線電管理局副局長謝飛波此前在公開場合指出，在最新頒布的物權(quán)法中，無線電頻譜資源已經(jīng)與土地、礦山、森林等共同被列為最重要的國家戰(zhàn)略性資源。

各國對頻譜資源需求的爭奪日趨激烈。以上一屆世界無線電通信大會為例，工業(yè)和信息化部通信科技委副主任、中國國家無線電頻率規(guī)劃專家咨詢委員會主任陳如明給出記者一系列數(shù)字：在2007年10月舉辦的WRC-07大會歷時(shí)四周，共有160多個(gè)國家地區(qū)的3000多名代表參加，就28個(gè)議題進(jìn)行了1100多次會議激烈辯論和艱巨的談判、妥協(xié)和折衷，才最終取得較滿意結(jié)果。“WRC-07的一個(gè)突出特點(diǎn)是對無線電頻率資源爭奪異常激烈，尤其是對包括TD-SCDMA所需頻率的IMT全球頻率劃分的1.4議題，吸引了三分之一的與會者積極參加，可見各國對IMT全球頻率的關(guān)注程度?！标惾缑鞅硎?。

在2011年世界無線電通信大會(WRC-11)到來之前，針對如何提高頻譜資源利用率和實(shí)現(xiàn)頻譜資源的“精細(xì)化”管理，各國正在緊張備戰(zhàn)。

突破頻譜“瓶頸”

我國預(yù)測研究結(jié)果表明，除已規(guī)劃的505MHz頻率資源以外，到2020年，為滿足未來移動通信發(fā)展的需求，我國移動通信無線電頻譜資源還額外需要約800MHz。而WRC-07將450-470MHz、698-790MHz、2300-2400MHz和3400-3600MHz共412MHz附加頻譜資源確定為全球或國家IMT使用頻段，與800MHz相比尚存頻譜缺口。

此外，國家無線電監(jiān)測中心頻譜工程處處長周興國指出，在我國，450-470MHz是大量專用對講機(jī)系統(tǒng)使用頻段；698-790MHz是廣播電視主用頻段，中國規(guī)劃在2015年后啟用；2300-2400MHz已規(guī)劃為3GTDD使用頻段；3400-3600MHz是固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)的擴(kuò)展頻段，尚需研究與固定衛(wèi)星系統(tǒng)兼容共存問題。因此，對于ITU新增的412MHz附加頻譜資源，扣除已在3G系統(tǒng)考慮之內(nèi)的2300-2400MHz，中國僅增加了312MHz，再考慮我國實(shí)際頻率使用情況，有限的無線電頻譜資源極有可能成為未來移動通信系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。

與此同時(shí)，無線電頻率資源劃分呈現(xiàn)出新趨勢。無線電管理局局長張勝利分析指出，WRC-07體現(xiàn)了世界無線電頻率資源劃分的六大矛盾：一是地面業(yè)務(wù)與空間業(yè)務(wù)之間頻譜資源爭奪的矛盾，對我國來說二者同等重要，應(yīng)均衡發(fā)展；二是發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家在頻率資源占用方面的矛盾；三是國際區(qū)域之間頻譜資源如何利用的矛盾；四是國家與國家之間頻譜資源使用的矛盾；五是相鄰國家如何消除相互干擾，更好地使用頻譜資源的矛盾；六是國內(nèi)各個(gè)業(yè)務(wù)部門之間頻譜資源使用的矛盾。

如何最有效地利用有限的資源，同時(shí)開發(fā)新的資源，成為無線電頻譜領(lǐng)域的重要課題。WRC-11將討論涉及電信、廣電等領(lǐng)域的33項(xiàng)議題，為氣象衛(wèi)星、航空移動、水上通信、無線電定位等無線電應(yīng)用新增業(yè)務(wù)使用頻段。目前，無線電管理局按照WRC-11議程草案，已確立了國內(nèi)大會準(zhǔn)備工作框架和隊(duì)伍。

共存共用成趨勢

據(jù)悉，WRC-11將主要就固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)和廣播業(yè)務(wù)之間的業(yè)務(wù)融合與重新定義展開討論，并調(diào)整國際頻譜規(guī)則的整體框架。同時(shí)，由于無線電頻譜中的低頻段已非常擁擠，未來的無線電頻率開發(fā)正向高頻段發(fā)展，這一趨勢在WRC-11的議題上也得以體現(xiàn)。此外，未來移動通信論壇預(yù)計(jì)，頻譜共用將成為重點(diǎn)議題，包括4G與原有3G系統(tǒng)的關(guān)系如何，如何解決IMT與固定衛(wèi)星系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)甚至雷達(dá)系統(tǒng)等的共用問題。

目前，我國正在進(jìn)行電視系統(tǒng)數(shù)字化進(jìn)程，由于引入了數(shù)字電視廣播，UHF(700MHz)頻段可以被大量空閑出來。為有效利用UHF頻段進(jìn)行無線通信，同時(shí)不影響現(xiàn)有廣播電視業(yè)務(wù)，動態(tài)利用UHF并實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)的共存成為目標(biāo)。而對于3400-3600MHz，由于歷史上該頻段一直用于衛(wèi)星和微波系統(tǒng)共用，在應(yīng)用于IMT系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)間的兼容技術(shù)還存在眾多難點(diǎn)。

兼職未來移動通信論壇第三工作組組長的周興國指出，移動通信系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢應(yīng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容共存，有效利用無線電頻譜資源的要求包括，更高的頻譜利用率指標(biāo)，可在任意可用頻段內(nèi)部署實(shí)施，支持可變信道帶寬性能，具備與現(xiàn)存業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容共存使用頻譜的能力，應(yīng)用非對稱頻譜的能力，以及靈活調(diào)整雙工間隔能力。實(shí)現(xiàn)這些要求的新技術(shù)也已在業(yè)內(nèi)進(jìn)行了初步探討與研究，如無線電頻率兼容共存技術(shù)、動態(tài)頻譜分配技術(shù)、靈活頻譜應(yīng)用技術(shù)、軟件無線電(SDR)與感知無線電(CR)技術(shù)、超寬帶(UWB)系統(tǒng)技術(shù)。

此外，相對UWB以超寬帶共用頻譜資源實(shí)施寬帶高速視頻連接，超窄帶(UNB)通信具備極高的頻譜利用效率，并可在任何閑置的窄頻譜縫隙傳輸寬帶高速音視頻信息，具有獨(dú)特的資源管理與市場應(yīng)用誘惑力，相應(yīng)頻譜資源的規(guī)劃支持正在積極展開。陳如明向記者舉例，除原有使用/試驗(yàn)的頻段(如13.56kHz、433kHz、910MHz、2.4GHz、5.8GHz)外，我國又新規(guī)劃了840-845MHz(國內(nèi)自主創(chuàng)新應(yīng)用)及920-925MHz(國際化應(yīng)用)這一UHF（超高頻）頻段作RFID應(yīng)用；對UWB亦完成了新的頻率規(guī)劃，主用頻帶為4.2-4.8GHz及6.0-9.0GHz。對于4.2-4.8GHz頻段，到2010年12月31日前，UWB無線電發(fā)射設(shè)備的全向輻射功率限值可以為-41dBm/MHz，此后，該頻段的UWB設(shè)備必須采用干擾感知檢測與干擾避讓(DAA，DetectionAndAvoidance)等干擾緩解技術(shù)，以達(dá)到-70dBm/MHz規(guī)定限值要求，該技術(shù)的有效性應(yīng)得到國家無線電管理機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。

LTE能否受益“數(shù)字紅利”頻段？

從2008年全球電信行業(yè)發(fā)展看，海外頻率管制呈現(xiàn)自由化趨勢。以“數(shù)字紅利”(指模擬電視轉(zhuǎn)換成數(shù)字電視后所空出的470-862MHz頻段)為例：較低頻段可實(shí)現(xiàn)更佳的覆蓋和樓內(nèi)穿透性，滿足眾多運(yùn)營商的要求，由于現(xiàn)有和新增的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)正快速地消耗著目前所分配的頻段，同時(shí)運(yùn)營商也迫切需要為廣大農(nóng)村地區(qū)提供覆蓋連接，因此，“數(shù)字紅利”被美國、歐洲等全球運(yùn)營商視為寶貴的資源。

在北美，在歷經(jīng)65天、261輪的拍賣后，美國700MHz頻率拍賣塵埃落定，拍賣總額195.92億美元中，美國最大的兩家電信運(yùn)營商Verizon和AT&T共出價(jià)160億美元。但參與競拍的Google更引人注目。在出價(jià)46億美元達(dá)到美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的底價(jià)后未再出價(jià)，“輸”給了Verizon。拍賣結(jié)果使美國未來電信市場格局的變數(shù)大為減少，競爭格局變化不大。FCC原期望電信運(yùn)營商之外的公司能競拍得到頻率并在全國范圍內(nèi)提供寬帶無線服務(wù)，在DSL和有線電視網(wǎng)絡(luò)之外建立第三條寬帶管道。

雖然消費(fèi)者的選擇余地未能明顯增加，但Google等互聯(lián)網(wǎng)公司在拍賣前的游說將起到一定效果，因?yàn)榘凑张馁u規(guī)則，部分全國頻段競拍獲勝者必須面向所有設(shè)備和軟件應(yīng)用開放網(wǎng)絡(luò)，之后AT&T和Verizon紛紛公布了網(wǎng)絡(luò)開放計(jì)劃，允許各方手機(jī)在它們的網(wǎng)絡(luò)中使用，而非局限于運(yùn)營商選定的手機(jī)。

在歐洲，“數(shù)字紅利”頻段包含當(dāng)前790-862MHz間的電視頻段，該頻段有望在2009-2012年期間進(jìn)行拍賣，而這正與移動運(yùn)營商計(jì)劃部署LTE的時(shí)間不謀而合。而部分廠商的低頻段LTE產(chǎn)品也已面世，如去年年底，在摩托羅拉實(shí)驗(yàn)室和位于伊利諾斯州中部的一處戶外，基于摩托羅拉LTE無線實(shí)驗(yàn)網(wǎng)和LTEeNode-B平臺，通過LTE原型終端設(shè)備，摩托羅拉實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)首次在700MHz頻段的LTE空中接口數(shù)據(jù)通話。

英國電信管制機(jī)構(gòu)Ofcom已表示，在拍賣“數(shù)字紅利”的問題上，英國將和其他歐盟國家保持一致。重新分配頻段的費(fèi)用預(yù)計(jì)將達(dá)9000萬英鎊至2億英鎊，此次變動使得頻譜拍賣延期，原計(jì)劃將在今年利用新釋放頻段推出的各項(xiàng)服務(wù)也被迫將推出時(shí)間順延至2010年。此外，英國政府還建議包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在內(nèi)的行業(yè)企業(yè)應(yīng)共同促成一系列交易，以重新分配2G頻譜，并將其用于發(fā)展移動寬帶和圖像等3G業(yè)務(wù)。

此外，白色信道也引人注意。白色信道即未授權(quán)頻率，利用傳統(tǒng)電視頻道之間預(yù)留的防干擾的頻率資源，隨著美國電視服務(wù)數(shù)字化，將有更多的間隙頻率資源被解放出來。Google、微軟等公司組成白色信道聯(lián)盟，采用認(rèn)知無線電等防干擾技術(shù)，其樣機(jī)已提交FCC的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過多次測試。使用白色空間信道接入互聯(lián)網(wǎng)比Wi-Fi更為穩(wěn)定。因?yàn)榘咨诺浪陬l段較低，比目前免牌照的WiFi所在的2GHz頻段傳播效果好得多，只需原Wi-Fi的AP數(shù)量的四分之一到五分之一，因此這會極大地減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，并且還能使連接速度提高不少。該決定將引發(fā)新一代產(chǎn)品的使用，“第二WiFi”有望誕生。