2019-11-28 08:53:43
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太赫茲通信迎來(lái)重大的發(fā)展機遇。經(jīng)過(guò)全球6個(gè)區域電信組織多次協(xié)調，中、美、德、法、加等國代表的充分討論，2019年世界無(wú)線(xiàn)電通信大會(huì )(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(wú)限制條件的用于固定和陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)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(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)應用可用頻譜資源，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)展和應用提供基礎資源保障。
近年來(lái)，太赫茲通信已成為各國研究的技術(shù)熱點(diǎn)。太赫茲無(wú)線(xiàn)電波兼具傳統微波和光波的特性，在空間科學(xué)、無(wú)源遙感、安全檢測、生物醫學(xué)和天文觀(guān)測等方面表現出諸多優(yōu)質(zhì)性能。同時(shí)，由于太赫茲占據了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)展潛力和應用前景，太赫茲科學(xué)已逐漸成為了新一代無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。
此前，在國際電聯(lián)《無(wú)線(xiàn)電規則》中，275GHz以上頻段還沒(méi)有無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)劃分，僅有的一條腳注列明了可以用于衛星地球探測業(yè)務(wù)(無(wú)源)、空間操作業(yè)務(wù)(無(wú)源)和射電天文業(yè)務(wù)等無(wú)線(xiàn)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，但各國主管部門(mén)在使用有源業(yè)務(wù)時(shí)應采取一切切實(shí)可行的措施，保護這些無(wú)源業(yè)務(wù)免受有害干擾。所以，如何妥善解決無(wú)源業(yè)務(wù)和有源業(yè)務(wù)之間的干擾協(xié)調問(wèn)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(wú)源無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)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(xué)研究、環(huán)境遙感和監測等衛星無(wú)源業(yè)務(wù)應用。目前已有九個(gè)現有或計劃中的衛星地球探測業(yè)務(wù)傳感器用于執行全球測量，這些系統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(guò)衛星系統獲取的這些科學(xué)測量數據，可用于支持天氣預報的大氣參數(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據參數(如冰雪覆蓋、土壤水分含量)的分析。我國也正在考慮開(kāi)發(fā)更為先進(jìn)的太赫茲頻段氣象衛星觀(guān)測系統，用于實(shí)現更為精準、更為多樣化的氣象數據預報。
太赫茲頻段也是射電天文領(lǐng)域極為重要的觀(guān)測頻段，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(guān)測。這些正在運行的射電天文系統包括單口徑望遠鏡、干涉儀和氣球平臺等，采用了目前最先進(jìn)、最敏感的低溫致冷無(wú)線(xiàn)電接收系統，大多數射電天文觀(guān)測臺的地理位置位于高海拔地區，這些設施的設計和建造花費了大量的時(shí)間、專(zhuān)業(yè)知識和財力，是全球共享的科學(xué)研究資源，因而這些頻率資源對于射電天文學(xué)操作十分重要。
“保護這些衛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(diǎn)問(wèn)題，而保證我國未來(lái)氣象衛星系統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劃和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不對這些無(wú)源業(yè)務(wù)系統造成干擾，因為這些頻段對無(wú)源業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是相當獨特和稀缺的，對人類(lèi)生活和科學(xué)研究都很重要?！敝袊韴FWRC-19 1.15議題負責人、國家無(wú)線(xiàn)電監測中心王曉冬高級工程師介紹時(shí)說(shuō)，“同時(shí)，太赫茲通信技術(shù)又是未來(lái)無(wú)線(xiàn)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，因此爭取更多可用連續頻譜資源也符合未來(lái)太赫茲無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的需要。也就是說(shuō)，我們在討論議題結果走向時(shí)，需要很好地平衡對已有業(yè)務(wù)的保護和新業(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(wú)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(huì )上表達觀(guān)點(diǎn)，會(huì )下還積極與歐盟、美國、加拿大代表溝通進(jìn)行溝通。同時(shí)，會(huì )議期間，王曉冬帶隊再次與國內相關(guān)部門(mén)核對頻率使用需求，連夜開(kāi)展技術(shù)分析以排除可能的干擾情況。據王曉冬介紹，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，因為大氣吸收和衰減在內陸和沿海存在非常大的差異，會(huì )對仿真分析結果造成一定的影響;二是未來(lái)地面業(yè)務(wù)應用的場(chǎng)景和集總干擾問(wèn)題也存在不確定性?！耙虼?，我們中國的研究是以較為真實(shí)系統參數作為假設條件開(kāi)展的，這樣能確保研究結果很好地保護我們自己未來(lái)的無(wú)源系統?！蓖鯐远f(shuō)。最終經(jīng)過(guò)緊張的工作，在確認對各種無(wú)源業(yè)務(wù)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(huì )一致通過(guò)。
隨著(zhù)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(wú)線(xiàn)電應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)和應用的快速發(fā)展，使其在未來(lái)無(wú)線(xiàn)電通信中發(fā)揮更加重要作用奠定基礎。