2021-01-18

6G关键技术系列（五）——频谱共享技术

翻译自三星6G白皮书

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频谱共享技术使多个实体能够共用频谱。独占许可方经常没有充分利用许可频谱，因为他们并不总是积极地使用它。允许其他人机动地使用未被充分利用的频谱可以最好地利用有限且宝贵的频谱资源，特别是低频范围的资源，例如低于6 GHz。这些资源对于确保移动通信的无缝覆盖至关重要，但它们十分稀有。我们还注意到监管机构开始考虑放弃传统的独占频谱许可办法，以更好地利用有限的频谱。考虑到这种趋势，频谱共享技术值得关注。

在美国，公民宽带无线电服务(CBRS)波段(3.55-3.7 GHz)已开放供FCC共享接入。共享是根据一个独特的三层访问模型形成的：任职者，即联邦政府和固定卫星服务用户、优先访问许可方(PALs)和一般授权访问(GAA)用户，按降序优先顺序。无线创新论坛（Winn论坛）已经定义了频谱接入系统(SAS)的功能和体系结构。SAS框架提供了对数据库的访问权限和在给定位置确定CBRS信道可用性的能力。此外，环境感知能力(ESC)是用于检测现有用户是否占用CBRS信道的功能。这两种机制共同维护和执行频谱的分层使用。无线创新论坛还定义了SAS和CBRS设备（CBSDs）之间的接口，即基站，以及测试架构和认证架构。同时，CBRS联盟一直在开发SAS和GAA CBSDs之间所谓的共存管理器(CxM)，以便能够以半静态的方式在GAA CBSDs之间共享SAS所指定的许可频谱。除了CBRS频带，当局考虑将37-37.6GHz频段用于联邦和非联邦用户之间的协调共享接入。

流量和频谱需求大多集中在城市地区。此外，流量需求往往跟随人们的活动周期变化，例如白天流量高等。鉴于在时间和地理上，不同运营商网络之间的流量需求是高度相关的，在最需要频谱的时间和地点共享频谱的机会有限。另一方面，不同运营商网络在短期活动内可能表现出相当不同的流量模式。为了增加频谱共享的机会，以应对这一现象，可以考虑依赖更动态的频谱共享，而不是依赖基于数据库的半静态方法。

动态频谱共享的主要挑战是避免（或最小化）不同实体之间的频谱使用冲突，同时允许它们以动态方式访问频谱。理论上，为了防止这种冲突，网络运营商可以交换所有相关的频谱访问信息。然而在实践中这是不可能的，因为实时获取每个实体所需的所有信息将造成巨大的通信开销。人工智能可以通过预测具有有限交换信息的其他实体的频谱使用情况来避免冲突，如下图所示。

频谱智能共享