频率评估势在必行

国家无线电监测中心 伉沛川

编者按：2013年12月，我国第四代移动通信(4G)牌照发放，4G技术正式走向商用。与此同时，面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。5G研发的进程如何，在研发过程中会遇到哪些问题?本版陆续刊发“5G发展系列报道”，敬请关注。

2020年我国国际移动通信(IMT)业务量将是2010年的1000倍，相比目前为其规划的频谱，IMT系统仍存在一定的频谱供给缺口。未来5G海量的业务容量需求将通过以下三个方面来共同承载：更高的频谱效率、更密集的基站部署以及更多的频率资源。其中，未来5G技术对频谱资源的需求尤为迫切。

未来频率评估应综合考虑频谱效率、频率占用度、频率稀缺度、台站分布密度等一系列指标，在此基础上建立5G频率使用效率评估方法，完善5G频率资源管理，为5G产业持续、健康发展提供有力的资源保障。

随着两化融合的深度推进以及“宽带中国”战略的大力实施，2020年我国国际移动通信(IMT)业务量将是2010年的1000倍，相比目前为其规划的频谱，IMT系统仍存在一定的频谱供给缺口。

通信发展多维化

频谱供需缺口大

目前较为公认的观点是，未来5G海量的业务容量需求将通过以下三个方面来共同承载：更高的频谱效率、更密集的基站部署以及更多的频率资源。其中，未来5G技术对频谱资源的需求尤为迫切。

面对5G巨大的频谱需求，如何采取科学有效的手段进行未来IMT频率的规划?无线电技术管理者需要对此认真评估。国家无线电监测中心(以下简称监测中心)根据自身长期的频率规划研究经验，认为未来5G频谱的规划应从两个方面考虑。一是在技术平稳过渡升级的基础上进行频谱重整;二是通过建立科学的频率评估方法，针对5G新技术对其候选频段展开可行性研究。

技术更新换代

频谱重整优化效率

在移动通信初期为GSM等2G通信技术分配了低频段900MHz的优质频谱;随着移动通信技术不断发展，频率资源日趋紧张，导致3G、4G先进技术只能在1GHz以上乃至2GHz频段落脚，高效的技术优势难以得到充分发挥。

随着3G不断推广、用户向3G网络迁移，以GSM/GPRS为代表的2G网络用户逐渐减少，以往分配给GSM的部分频谱资源可重整出来用于4G、5G等新技术。我国由于移动通信起步较晚，3G业务正处于全面铺开过程中，频谱重整尚未纳入议事日程。

从长期来看，合理优化频谱资源配置，通过科学的频率评估方法对不同技术的频率效能进行比较，发挥未来新技术的高频谱效率优势，势必成为未来5G频率规划的发展方向。

寻求可用频段

频率评估势在必行

在TD-LTE商用之后，我国将形成2G、3G、4G多制式长期并存且2G、3G不断向4G转化的局面。由于各制式先天系统性能的差异、运营商的制式淘汰与演进路线的差异、不同制式设备指标的差异等原因，目前我国IMT系统的频率使用情况不容乐观，相互之间可能存在潜在干扰。更多的用户数、海量的无线电通信设备、5G终端更强的渗透性、庞大的频谱需求给电磁环境秩序带来进一步潜在威胁，给无线电频率资源管理带来很大挑战。

如何在错综复杂的现有频率划分中寻找适合未来IMT发展的新频段?引入科学的频率使用评估方法势在必行。未来频率评估应综合考虑频谱效率、频率占用度、频率稀缺度、台站分布密度等一系列指标，在此基础上建立5G频率使用效率评估方法，完善5G频率资源管理，为5G产业持续、健康发展提供有力的资源保障。

缺乏有效手段

评估面临困难

尽管频率使用评估的需求迫切，但目前我国尚缺乏切实有效的IMT频率评估手段，具体体现在以下几个方面。

首先，在政策层面上，《中华人民共和国无线电管理条例》中关于各级无线电监测站的主要职责有如下表述“监测无线电台(站)是否按照规定程序和核定的项目工作……测定无线电设备的主要技术指标”，其中并未针对频谱使用效率等技术指标做出明确规定。在标准方面，ITU虽然对频谱使用效率有明确的定义，但对频率利用情况的评估并未引入频率利用率等评估因素，仅停留在频率占用度上。

第二，缺乏第三方频率使用评估平台。目前对IMT频率使用情况的考察主要依托频率使用者的自评估，数据来源缺乏监督，无线电技术管理部门对IMT频率使用情况的监测能力有待进一步完善。此外，各类相关数据库互相孤立，尚未形成一体化的技术平台，难以实现各类IMT频率使用信息的数据聚类分析与验证，不同IMT系统之间的干扰问题也难以得到科学的分析处理。

第三，缺乏能够测试频率使用情况的专用仪表设备。一方面现有无线电监测网难以渗透到公众移动这种高密度用频场景中;另一方面，专用评估测试仪表的功能尚不完善，现有仪表缺乏对在用设备的检测，常用设备难以掌握台站、频谱等实际使用参数。

自上而下

建立评估体系

针对以上现状，监测中心认为可以从以下三个层面开展面向未来的IMT系统频率使用情况的评估体系建设。

第一，评估体系与方法的研究是整个架构的核心内容，应研究建立频率利用情况评估体系与方法。该评估体系将能够整合频率、台站、业务信息等各类资源，综合评估多项性能指标。在频率占用度的基础上，进一步开展信道使用、频谱效率、频谱需求等频率评估方法研究;开展单站效率、组网效率、台站覆盖、台站间电磁兼容等台站评估方法研究;开展业务量分布、业务类型、业务抗干扰能力等业务评估方法研究。最终，创建一套集时域、频域和空域占用的一体化频率利用评估体系，并形成相关标准。

第二，大力研发多模多频综合测试仪表。使用情况的信息采集需要通过专业测试仪表完成，现有关于IMT频率使用的信息反馈大多来自使用者上报资料。这种自评估方式缺乏有效的第三方监督，难以形成科学、合理的管理效果。目前，监测中心已经牵头开展了多模多频综合测试仪表的研发工作，将可作为无线电管理部门从事第三方评估的工具。该类仪表应当具备综合测试、路测以及数据初步分析与传输等能力，即具备台站信息核查功能，通过和台站等数据库的实时通信，完成对在用设备的登记与参数核对。

第三，建立第三方监督评估平台。在上述方法和工具的基础上，还需要开发相应的IMT频率使用情况综合评估平台，依照评估方法、由频率使用情况所采集的信息，完成监测数据、台站数据、业务数据的聚类分析与评估。通过评估结果，从无线电管理的角度对在用频率的真实情况进行第三方评估与监督。

未来5G移动通信的发展需要为其配置相应的频率资源作为保障。在频率资源日益稀缺的今天，不论是进行频谱重整还是寻求新的候选全频段，开展IMT频率使用情况的评估工作势在必行。