美国频谱高速公路调查报告
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计划目标 计划简介 计划方案实施细则 总结
现今的频谱短缺主要是由于频谱未被充分管理造成的，另外现行频谱细碎
的静态划分和单独占用的使用方式，也导致了频谱使用的低效和人为稀缺性。
针对美国频谱的使用现状，为了弥补现行政策的不足，有效解决“频谱短 缺”的问题，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。该计划通过扩大对联邦频谱 的管理范畴。使频谱变得可重复使用或可经常性地重新发放执照，便可以将频 谱资源从稀缺变为富足，从而大大提高频谱容量。 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，
敏。因此，接收机的性能在一定程度上会限制邻频带信
号的活动。 PCAST提出了一种接收机管理框架，对于要接入系统相邻频段的新系统，提供清晰明确的干 扰要求。这个框架可以让设备商在满足干扰要求的条件下，自由选择适合的频段。限制低性能接 收机对有害干扰的索赔的这一规划的改变是对现行发射机管理方式的必要补充。而干扰门限可定 义为频率和空间内的场强。在给定频率和空间内，只有当干扰超出指定的干扰程度时，被授权者 才能投诉和索赔。而随着新设备的出现，可以不断提高接收机干扰的门槛，旧设备也会随之淘汰。
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。
1、频谱结构转变
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。 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。 但是如何在新的频谱结构中实现共存，需要详细的分析系统，根据业务需求分类，并考 虑接收机和发射机特性，为新进业务分配最合适的频带。另外从技术角度上，可从地理空间、 时间、码空间、极化和方向性等方面来实现共享。这些参数可以根据不同的行为进行调整， 最大化效率或其他优化目标。
Biblioteka Baidu
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。 要实现1000MHz联邦频谱共享的频谱高速公路，首先要将现在联邦频谱小 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
Effspectrum表示频谱有效性，R(n)表示用户n实际通信范围；D(n)为用户n数据通信数据量； I2(n) 为用户n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实际通信时间；S(n)为用户 n实际独占频谱；k为在特定频段和区域总的频谱用户个数。度量强调频谱重复利用的影响，这是 发展可扩展无线网络的基础。发展大范围的频谱分配无论是从频谱还是从服务角度都更有效。
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
实施新的频谱结构和无线电系统架构，使不同无线业务在j段频谱内形成动态共
享，从而极大提高频谱的使用效率，而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2700MHz-3700MHz的联邦频谱建立第一个 频谱高速公路，并以3550MHz一3650MHz作为验证频段。
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
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。
和使用情况，并通过它决定联邦主用户、次用户及
一般授权用户的在共享频段的接入和使用。
3、接收机管理
传统的频谱管理主要集中在规范发射机的特性上， 但实际上接收机的性能同样也限制了频谱的使用。接收 机不仅可以接收到目标频带内的信号，而且还对邻频带 信号做出响应。接收机性能不好可能会引起信号交调， 产生带内假信号，导致接收机失谐，即接收机过载或减
4、频谱使用效率的度量
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不再适用，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。 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、时间和频谱的排它性等方面。其公式如下：
2、等级接入方式及频谱接入系统
为了使现有业务占用的频谱不产生变化， 就需要通过动态频谱共享技术来管理频谱。这 里将介绍三层等级频谱使用模型，即将用户分 为联邦主用户接入、次用户接入、一般授权接 入这三类。
为实现等级接入模型，需要建立频谱接入系统 (SAS：Spectrum Access System)。联邦频谱接入系 统，作为信息和控制交换所，记录各频段用户注册
现今的频谱短缺主要是由于频谱未被充分管理造成的，另外现行频谱细碎
的静态划分和单独占用的使用方式，也导致了频谱使用的低效和人为稀缺性。
针对美国频谱的使用现状，为了弥补现行政策的不足，有效解决“频谱短 缺”的问题，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。该计划通过扩大对联邦频谱 的管理范畴。使频谱变得可重复使用或可经常性地重新发放执照，便可以将频 谱资源从稀缺变为富足，从而大大提高频谱容量。 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，
敏。因此，接收机的性能在一定程度上会限制邻频带信
号的活动。 PCAST提出了一种接收机管理框架，对于要接入系统相邻频段的新系统，提供清晰明确的干 扰要求。这个框架可以让设备商在满足干扰要求的条件下，自由选择适合的频段。限制低性能接 收机对有害干扰的索赔的这一规划的改变是对现行发射机管理方式的必要补充。而干扰门限可定 义为频率和空间内的场强。在给定频率和空间内，只有当干扰超出指定的干扰程度时，被授权者 才能投诉和索赔。而随着新设备的出现，可以不断提高接收机干扰的门槛，旧设备也会随之淘汰。
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。
1、频谱结构转变
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。 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。 但是如何在新的频谱结构中实现共存，需要详细的分析系统，根据业务需求分类，并考 虑接收机和发射机特性，为新进业务分配最合适的频带。另外从技术角度上，可从地理空间、 时间、码空间、极化和方向性等方面来实现共享。这些参数可以根据不同的行为进行调整， 最大化效率或其他优化目标。
Biblioteka Baidu
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。 要实现1000MHz联邦频谱共享的频谱高速公路，首先要将现在联邦频谱小 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
Effspectrum表示频谱有效性，R(n)表示用户n实际通信范围；D(n)为用户n数据通信数据量； I2(n) 为用户n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实际通信时间；S(n)为用户 n实际独占频谱；k为在特定频段和区域总的频谱用户个数。度量强调频谱重复利用的影响，这是 发展可扩展无线网络的基础。发展大范围的频谱分配无论是从频谱还是从服务角度都更有效。
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
实施新的频谱结构和无线电系统架构，使不同无线业务在j段频谱内形成动态共
享，从而极大提高频谱的使用效率，而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2700MHz-3700MHz的联邦频谱建立第一个 频谱高速公路，并以3550MHz一3650MHz作为验证频段。
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
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。
和使用情况，并通过它决定联邦主用户、次用户及
一般授权用户的在共享频段的接入和使用。
3、接收机管理
传统的频谱管理主要集中在规范发射机的特性上， 但实际上接收机的性能同样也限制了频谱的使用。接收 机不仅可以接收到目标频带内的信号，而且还对邻频带 信号做出响应。接收机性能不好可能会引起信号交调， 产生带内假信号，导致接收机失谐，即接收机过载或减
4、频谱使用效率的度量
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不再适用，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。 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、时间和频谱的排它性等方面。其公式如下：
2、等级接入方式及频谱接入系统
为了使现有业务占用的频谱不产生变化， 就需要通过动态频谱共享技术来管理频谱。这 里将介绍三层等级频谱使用模型，即将用户分 为联邦主用户接入、次用户接入、一般授权接 入这三类。
为实现等级接入模型，需要建立频谱接入系统 (SAS：Spectrum Access System)。联邦频谱接入系 统，作为信息和控制交换所，记录各频段用户注册