2019-11-28 08:53:43
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太赫茲通信迎來重大的發(fā)展機(jī)遇。經(jīng)過全球6個(gè)區(qū)域電信組織多次協(xié)調(diào)，中、美、德、法、加等國(guó)代表的充分討論，2019年世界無線電通信大會(huì)(WRC-19)最終批準(zhǔn)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(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。這是國(guó)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(wù)應(yīng)用可用頻譜資源，并將有源業(yè)務(wù)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(yīng)用提供基礎(chǔ)資源保障。
近年來，太赫茲通信已成為各國(guó)研究的技術(shù)熱點(diǎn)。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(xué)、無源遙感、安全檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)和天文觀測(cè)等方面表現(xiàn)出諸多優(yōu)質(zhì)性能。同時(shí)，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(shì)，因而擁有極大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景，太赫茲科學(xué)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(guó)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(wù)劃分，僅有的一條腳注列明了可以用于衛(wèi)星地球探測(cè)業(yè)務(wù)(無源)、空間操作業(yè)務(wù)(無源)和射電天文業(yè)務(wù)等無線電業(yè)務(wù);同時(shí)，腳注也指出有源業(yè)務(wù)也可以使用275GHz-1000GHz頻段，但各國(guó)主管部門在使用有源業(yè)務(wù)時(shí)應(yīng)采取一切切實(shí)可行的措施，保護(hù)這些無源業(yè)務(wù)免受有害干擾。所以，如何妥善解決無源業(yè)務(wù)和有源業(yè)務(wù)之間的干擾協(xié)調(diào)問題，保障兼容共用成為這個(gè)議題的關(guān)鍵。
太赫茲遙感技術(shù)已在無源無線電業(yè)務(wù)應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。275GHz-450GHz頻段范圍內(nèi)的若干頻段已被確定用于科學(xué)研究、環(huán)境遙感和監(jiān)測(cè)等衛(wèi)星無源業(yè)務(wù)應(yīng)用。目前已有九個(gè)現(xiàn)有或計(jì)劃中的衛(wèi)星地球探測(cè)業(yè)務(wù)傳感器用于執(zhí)行全球測(cè)量，這些系統(tǒng)使用高靈敏度設(shè)備探測(cè)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(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，可用于支持天氣預(yù)報(bào)的大氣參數(shù)(溫度、濕度、成分)分析、天氣趨勢(shì)預(yù)測(cè)、污染物警報(bào)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(guó)也正在考慮開發(fā)更為先進(jìn)的太赫茲頻段氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)、更為多樣化的氣象數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)。
太赫茲頻段也是射電天文領(lǐng)域極為重要的觀測(cè)頻段，全世界已有13個(gè)不同的射電天文站點(diǎn)使用275GHz以上頻段用于天文觀測(cè)。這些正在運(yùn)行的射電天文系統(tǒng)包括單口徑望遠(yuǎn)鏡、干涉儀和氣球平臺(tái)等，采用了目前最先進(jìn)、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(cè)臺(tái)的地理位置位于高海拔地區(qū)，這些設(shè)施的設(shè)計(jì)和建造花費(fèi)了大量的時(shí)間、專業(yè)知識(shí)和財(cái)力，是全球共享的科學(xué)研究資源，因而這些頻率資源對(duì)于射電天文學(xué)操作十分重要。
“保護(hù)這些衛(wèi)星地球探測(cè)設(shè)備和射電天文臺(tái)是此次WRC-19議題1.15研究討論的焦點(diǎn)問題，而保證我國(guó)未來氣象衛(wèi)星系統(tǒng)和射電天文臺(tái)對(duì)太赫茲頻段的有效使用，是我國(guó)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(duì)這些無源業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成干擾，因?yàn)檫@些頻段對(duì)無源業(yè)務(wù)來說是相當(dāng)獨(dú)特和稀缺的，對(duì)人類生活和科學(xué)研究都很重要。”中國(guó)代表團(tuán)WRC-19 1.15議題負(fù)責(zé)人、國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心王曉冬高級(jí)工程師介紹時(shí)說，“同時(shí)，太赫茲通信技術(shù)又是未來無線通信乃至6G通信技術(shù)發(fā)展一個(gè)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(zhēng)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?cè)谟懻撟h題結(jié)果走向時(shí)，需要很好地平衡對(duì)已有業(yè)務(wù)的保護(hù)和新業(yè)務(wù)發(fā)展的需求?！?/p>
在WRC-19期間，1.15議題討論最為關(guān)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(chǎng)，會(huì)議一度無法達(dá)成共識(shí)。我國(guó)代表團(tuán)一直積極參與議題的研究討論，除了會(huì)上表達(dá)觀點(diǎn)，會(huì)下還積極與歐盟、美國(guó)、加拿大代表溝通進(jìn)行溝通。同時(shí)，會(huì)議期間，王曉冬帶隊(duì)再次與國(guó)內(nèi)相關(guān)部門核對(duì)頻率使用需求，連夜開展技術(shù)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(diǎn)有兩個(gè)方面，一是太赫茲頻段地空干擾場(chǎng)景下的傳播模型不確定，因?yàn)榇髿馕蘸退p在內(nèi)陸和沿海存在非常大的差異，會(huì)對(duì)仿真分析結(jié)果造成一定的影響;二是未來地面業(yè)務(wù)應(yīng)用的場(chǎng)景和集總干擾問題也存在不確定性?！耙虼?，我們中國(guó)的研究是以較為真實(shí)系統(tǒng)參數(shù)作為假設(shè)條件開展的，這樣能確保研究結(jié)果很好地保護(hù)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(rèn)對(duì)各種無源業(yè)務(wù)保護(hù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)提出支持的318GHz-333GHz頻段方案也最終獲得全會(huì)一致通過。
隨著WRC-19 1.15大會(huì)議題的順利完成，太赫茲頻段275GHz-450GHz頻段地面業(yè)務(wù)無線電應(yīng)用的頻段也成功確立。這一成果將會(huì)給太赫茲產(chǎn)業(yè)界提供明確頻譜政策指引，極大推動(dòng)太赫茲技術(shù)和應(yīng)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(chǔ)。