2019-11-28 08:53:43
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太赫茲通信迎來重大的發(fā)展機遇。經(jīng)過全球6個區(qū)域電信組織多次協(xié)調，中、美、德、法、加等國代表的充分討論，2019年世界無線電通信大會(WRC-19)最終批準了275 GHz-296 GHz、306GHz-313 GHz、318 GHz-333 GHz和356 GHz-450 GHz頻段共137GHz帶寬資源可無限制條件的用于固定和陸地移動業(yè)務應用。這是國際電聯(lián)首次明確275GHz以上太赫茲頻段地面有源無線電業(yè)務應用可用頻譜資源，并將有源業(yè)務的可用頻譜資源上限提升到450GHz，將為全球太赫茲通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用提供基礎資源保障。
近年來，太赫茲通信已成為各國研究的技術熱點。太赫茲無線電波兼具傳統(tǒng)微波和光波的特性，在空間科學、無源遙感、安全檢測、生物醫(yī)學和天文觀測等方面表現(xiàn)出諸多優(yōu)質性能。同時，由于太赫茲占據(jù)了300GHz-3THz頻段的超寬頻譜，且太赫茲通信具有傳輸容量大、安全性高、穿透性好等優(yōu)勢，因而擁有極大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬?，太赫茲科學已逐漸成為了新一代無線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。
此前，在國際電聯(lián)《無線電規(guī)則》中，275GHz以上頻段還沒有無線電業(yè)務劃分，僅有的一條腳注列明了可以用于衛(wèi)星地球探測業(yè)務(無源)、空間操作業(yè)務(無源)和射電天文業(yè)務等無線電業(yè)務;同時，腳注也指出有源業(yè)務也可以使用275GHz-1000GHz頻段，但各國主管部門在使用有源業(yè)務時應采取一切切實可行的措施，保護這些無源業(yè)務免受有害干擾。所以，如何妥善解決無源業(yè)務和有源業(yè)務之間的干擾協(xié)調問題，保障兼容共用成為這個議題的關鍵。
太赫茲遙感技術已在無源無線電業(yè)務應用方面發(fā)揮了重要作用。275GHz-450GHz頻段范圍內的若干頻段已被確定用于科學研究、環(huán)境遙感和監(jiān)測等衛(wèi)星無源業(yè)務應用。目前已有九個現(xiàn)有或計劃中的衛(wèi)星地球探測業(yè)務傳感器用于執(zhí)行全球測量，這些系統(tǒng)使用高靈敏度設備探測地球大氣、陸地和海洋成分所吸收和發(fā)射的自然電磁能量。通過衛(wèi)星系統(tǒng)獲取的這些科學測量數(shù)據(jù)，可用于支持天氣預報的大氣參數(shù)(溫度、濕度、成分)分析、天氣趨勢預測、污染物警報等，還可提供地球表面其他重要數(shù)據(jù)參數(shù)(如冰雪覆蓋、土壤水分含量)的分析。我國也正在考慮開發(fā)更為先進的太赫茲頻段氣象衛(wèi)星觀測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)更為精準、更為多樣化的氣象數(shù)據(jù)預報。
太赫茲頻段也是射電天文領域極為重要的觀測頻段，全世界已有13個不同的射電天文站點使用275GHz以上頻段用于天文觀測。這些正在運行的射電天文系統(tǒng)包括單口徑望遠鏡、干涉儀和氣球平臺等，采用了目前最先進、最敏感的低溫致冷無線電接收系統(tǒng)，大多數(shù)射電天文觀測臺的地理位置位于高海拔地區(qū)，這些設施的設計和建造花費了大量的時間、專業(yè)知識和財力，是全球共享的科學研究資源，因而這些頻率資源對于射電天文學操作十分重要。
“保護這些衛(wèi)星地球探測設備和射電天文臺是此次WRC-19議題1.15研究討論的焦點問題，而保證我國未來氣象衛(wèi)星系統(tǒng)和射電天文臺對太赫茲頻段的有效使用，是我國議題研究的首要考慮因素。我們要考慮太赫茲的頻率規(guī)劃和未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不對這些無源業(yè)務系統(tǒng)造成干擾，因為這些頻段對無源業(yè)務來說是相當獨特和稀缺的，對人類生活和科學研究都很重要?！敝袊韴FWRC-19 1.15議題負責人、國家無線電監(jiān)測中心王曉冬高級工程師介紹時說，“同時，太赫茲通信技術又是未來無線通信乃至6G通信技術發(fā)展一個可能的重要方向，在太赫茲頻段幾吉赫茲乃至幾十吉赫茲的使用帶寬將成為可能，因此爭取更多可用連續(xù)頻譜資源也符合未來太赫茲無線通信發(fā)展的需要。也就是說，我們在討論議題結果走向時，需要很好地平衡對已有業(yè)務的保護和新業(yè)務發(fā)展的需求?！?/p>
在WRC-19期間，1.15議題討論最為關注的第三頻段存在較大分歧，即具體選擇320 GHz-330GHz還是318 GHz-333GHz頻段各方持有不同立場，會議一度無法達成共識。我國代表團一直積極參與議題的研究討論，除了會上表達觀點，會下還積極與歐盟、美國、加拿大代表溝通進行溝通。同時，會議期間，王曉冬帶隊再次與國內相關部門核對頻率使用需求，連夜開展技術分析以排除可能的干擾情況。據(jù)王曉冬介紹，太赫茲頻段電磁兼容的分析難點有兩個方面，一是太赫茲頻段地空干擾場景下的傳播模型不確定，因為大氣吸收和衰減在內陸和沿海存在非常大的差異，會對仿真分析結果造成一定的影響;二是未來地面業(yè)務應用的場景和集總干擾問題也存在不確定性?！耙虼?，我們中國的研究是以較為真實系統(tǒng)參數(shù)作為假設條件開展的，這樣能確保研究結果很好地保護我們自己未來的無源系統(tǒng)。”王曉冬說。最終經(jīng)過緊張的工作，在確認對各種無源業(yè)務保護的基礎上，我國提出支持的318GHz-333GHz頻段方案也最終獲得全會一致通過。
隨著WRC-19 1.15大會議題的順利完成，太赫茲頻段275GHz-450GHz頻段地面業(yè)務無線電應用的頻段也成功確立。這一成果將會給太赫茲產(chǎn)業(yè)界提供明確頻譜政策指引，極大推動太赫茲技術和應用的快速發(fā)展，使其在未來無線電通信中發(fā)揮更加重要作用奠定基礎。