陳旭彬,任培明
(國家無線電監(jiān)測(cè)中心,北京 100037)
我國無線電頻率劃分現(xiàn)狀研究
陳旭彬,任培明
(國家無線電監(jiān)測(cè)中心,北京 100037)
《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》是我國劃分無線電頻率的法定依據(jù),為充分、合理、有效地利用無線電頻譜資源,保證無線電業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行,防止各種無線電業(yè)務(wù)、無線電臺(tái)站和系統(tǒng)之間的相互干擾提供了依據(jù)。本文從新版無線電劃分規(guī)定入手,對(duì)我國無線電頻率劃分的現(xiàn)狀進(jìn)行的闡述,介紹了劃分原則,分析的劃分依據(jù),列舉了典型的無線電業(yè)務(wù)頻率使用情況。
頻率劃分;無線電業(yè)務(wù);頻段特性
2000年之后,我國總共頒發(fā)過四次無線電頻率劃分規(guī)定,現(xiàn)行的無線電頻率劃分規(guī)定是在2010版劃分規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂并于2014年2月1日起施行的。2014版劃分規(guī)定較2010版修訂了535處,修訂范圍涉及我國20種無線電業(yè)務(wù)和161個(gè)頻段,內(nèi)容涵蓋無線電定位、航空、水上移動(dòng)、衛(wèi)星、氣象輔助和衛(wèi)星氣象、空間研究、射電天文等各類無線電業(yè)務(wù)。
早期版本的《無線電頻率劃分規(guī)定》雖為我國無線電管理事業(yè)作出了巨大作用,然而,隨著無線電業(yè)務(wù)和無線電技術(shù)的發(fā)展,我國各行業(yè)、各部門對(duì)無線電頻率資源的需求日益強(qiáng)烈,且世界無線電通信大會(huì)(WRC)不斷對(duì)《無線電規(guī)則》中的頻率劃分規(guī)定進(jìn)行修訂,我國的無線電頻率劃分規(guī)定也要進(jìn)行必要的修訂,與時(shí)俱進(jìn)。下面,我們將以2014版無線電劃分規(guī)定為基礎(chǔ),對(duì)當(dāng)前我國無線電頻率劃分情況進(jìn)行分析。
無線電頻率是寶貴而有限的自然資源。為維護(hù)空中電波秩序,保證各種無線電設(shè)備有效、正常地工作,防止產(chǎn)生相互有害干擾,就必須通過頻率劃分方式,充分、有效和科學(xué)地使用有限的無線電頻譜資源,發(fā)揮其最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,以促進(jìn)無線電事業(yè)的健康發(fā)展,更好地為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。因此,在進(jìn)行總體無線電頻率劃分和修訂時(shí),遵循以下基本原則:
(1)合理分配資源。體現(xiàn)合理、有效、節(jié)約的劃分原則,在規(guī)劃新業(yè)務(wù)、新技術(shù)的頻譜需求時(shí),充分考慮我國頻譜使用的現(xiàn)實(shí)狀況,盡力做到既鼓勵(lì)采用新技術(shù)又不脫離實(shí)際。
(2)積極國際接軌。在根據(jù)國際電聯(lián)最新進(jìn)展已有頻率劃分規(guī)定進(jìn)行新的頻率規(guī)劃時(shí),既要符合國情,又要盡量與國際頻率劃分一致,與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
(3)營造良性氛圍。選擇技術(shù)成熟、先進(jìn)可靠的標(biāo)準(zhǔn)和體制,積極支持頻譜利用率高、協(xié)議開放的通信方式,既要保護(hù)民族工業(yè)又要鼓勵(lì)不同廠商、不同體制間的競(jìng)爭(zhēng)。
(4)充分考慮兼容。深入研究各類業(yè)務(wù)之間的電磁兼容特性及頻率共用的可能性,以提高頻譜利用率,同時(shí)還要兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)需求,使同一頻段上的新舊業(yè)務(wù)之間實(shí)現(xiàn)平滑過渡。
(5)做好前期研究。為了科學(xué)、公平、合理地分配和充分、有效地利用頻率資源,要研究各種無線電業(yè)務(wù)中的頻譜需求、頻率分配帶寬、載頻帶寬、電磁兼容特性及各類通信業(yè)務(wù)之間的保護(hù)帶寬、相互干擾解決辦法及頻率共用等,從理論上做好頻段劃分的準(zhǔn)備工作。
(6)具備擴(kuò)展能力。統(tǒng)籌各類無線電業(yè)務(wù)的實(shí)際需要,促使所有業(yè)務(wù)健康發(fā)展。在滿足當(dāng)前無線電頻率需求的同時(shí),還要同時(shí)兼顧無線電頻率的長(zhǎng)遠(yuǎn)及近期需求,分步實(shí)施,便于調(diào)整,有利平滑過渡。
2014版無線電頻率劃分各頻段所涉業(yè)務(wù)分類情況見表1。
表1 按頻段統(tǒng)計(jì)的無線電業(yè)務(wù)分布情況
雖然不同的無線電業(yè)務(wù)承擔(dān)著不同的業(yè)務(wù)種類,實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù),但這些業(yè)務(wù)之間存在著一定關(guān)系,構(gòu)成了整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),各無線電業(yè)務(wù)類型關(guān)系可由圖1反映。
不同頻段應(yīng)用于不同業(yè)務(wù),主要是由其各不相同的電磁特性和傳播特性決定的。不同頻段的電磁波具有不相同的傳播方式和特點(diǎn),用途也就不同。頻率劃分表是對(duì)各種無線電業(yè)務(wù)所用頻段所做的劃分。影響劃分的因素是無線電的本質(zhì)特性,體現(xiàn)在其傳播特性及資源的業(yè)務(wù)容納能力,同時(shí)也體現(xiàn)在技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的歷程和現(xiàn)狀。下面從無線電電波傳播特性的角度來分析無線電頻譜劃分及應(yīng)用的特點(diǎn)。
(1)甚低頻及以下頻段(30kHz及以下)。該頻段主要是靠地波進(jìn)行傳播,有較好地衍射和透射海水的性能,穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)。因此,該頻段主要用于海岸和遠(yuǎn)航船舶/潛艇間的通信、水上導(dǎo)航、固定,全球性頻率和時(shí)間信號(hào)發(fā)布,特別是國際性長(zhǎng)距離無線電導(dǎo)航通信。
(2)低頻(30-300kHz)。該頻段主要是靠地波進(jìn)行傳播,也有天波,有較好的衍射和透射海水的性能,穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)。該頻段主要用于在大氣層的中程通信、地下通信、水上導(dǎo)航,特別是國際性長(zhǎng)距離無線電導(dǎo)航通信。
(3)中頻(300-3000kHz)。該頻段主要是靠地波進(jìn)行傳播,也有天波,穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)。主要用于國內(nèi)廣播和導(dǎo)航、固定、移動(dòng),特別是中距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)廣播和航海。
(4)高頻(3-30MHz)。主要是靠長(zhǎng)距離的天波通信,但容易受到電離層的影響。主要用于導(dǎo)航、廣播、固定、移動(dòng)和其他業(yè)務(wù),特別是遠(yuǎn)程或短程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、廣播和移動(dòng)。
(5)甚高頻(30-300MHz)。該頻段的電離層散射通信頻率一般為30-60MHz;人工電離層通信一般為30-144MHz;流星余跡通信頻率一般為30-1000MHz(40-80MHz最適合)。主要用于導(dǎo)航、電視、FM廣播、雷達(dá)、固定、移動(dòng)業(yè)務(wù),特別是短距和中等距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、移動(dòng)、LAN、廣播(TV),以及與大氣層內(nèi)外的飛行目標(biāo)(例如衛(wèi)星/導(dǎo)彈)通信。
(6)特高頻(300-3000MHz)。該頻段主要用于視距和非視距,其中非視距業(yè)務(wù)主要是對(duì)流層散射通信,其頻段一般為700-1000MHz。該頻段主要業(yè)務(wù)包括導(dǎo)航、電視、雷達(dá)、固定、移動(dòng)、空間、對(duì)流層散射業(yè)務(wù),特別是短距離和中等距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、移動(dòng)、LAN、廣播(TV)、衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。
(7)超高頻(3-30GHz)。該頻段一般采用視距、非視距傳輸。主要用于導(dǎo)航、電視、雷達(dá)、固定、移動(dòng)、空間、航空業(yè)務(wù),特別是短距離和中等距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、LAN、廣播(TV)、移動(dòng)/個(gè)人可操作通信、衛(wèi)星通信。
(8)極高頻及以上(大于30GHz)。該頻段屬于視距傳播。主要用于導(dǎo)航、固定、移動(dòng)、空間業(yè)務(wù),特別是短距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、微蜂窩、LAN、移動(dòng)/個(gè)人通信、衛(wèi)星通信、重返大氣層通信等。
(1)30MHz以下。該頻段涉及甚低頻、低頻、中頻和高頻等頻率。因?yàn)檫@個(gè)頻段內(nèi)頻率的自身特性決定了其信號(hào)可以跨越很多國家,傳輸很遠(yuǎn)的距離,因此,包括我國在內(nèi)的世界上諸多國家,都基本遵照ITU對(duì)此頻段的劃分原則進(jìn)行劃分。在我國,甚低頻和低頻頻段主要用于海岸和遠(yuǎn)航船舶/潛艇間的通信、大氣層的中程通信、地下通信、水上導(dǎo)航及固定業(yè)務(wù),尤其是國際性長(zhǎng)距離無線電導(dǎo)航通信;而中頻和高頻頻段主要用于導(dǎo)航、廣播、固定、移動(dòng)和其他業(yè)務(wù),特別是遠(yuǎn)程或短程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信、廣播和移動(dòng)業(yè)務(wù),例如:在3200kHz-3230kHz和3230kHz-3400kHz頻段內(nèi),我國與ITU規(guī)則完全相同,都劃分給了固定、移動(dòng)和廣播業(yè)務(wù)。
圖1 無線電業(yè)務(wù)間拓?fù)鋱D
(2)30-1000MHz頻段。該頻段集中了甚高頻以上的所有無線電頻段。該頻段由于傳輸距離短且可承載信息容量大,被世界各國作為主要的無線電頻段進(jìn)行應(yīng)用。因此,在ITU三個(gè)區(qū)域中同一頻段的使用上會(huì)有差異,同區(qū)域各個(gè)國家的劃分也會(huì)有差異。這一波段是甚高頻(米波)和特高頻(分米波)的一部分,是一個(gè)“中間”波段。它基本上不能被電離層反射,但在米波波段的低端還可以被反射(在太陽活動(dòng)性高的年份以及E1層),一般在60MHz以下。這往往也是構(gòu)成干擾的一個(gè)原因。地波傳播的距離更短,但是軍用戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)還有用地波作短距離通信的,主要是用這個(gè)波段的低端。
在該頻段起主要作用的傳播方式是視距內(nèi)的空間波傳播,以及對(duì)流層散射和電離層散射。和高頻波段相比,該頻段的優(yōu)點(diǎn)是,對(duì)于低容量系統(tǒng)可以用小尺寸天線,這種特點(diǎn)特別適宜于移動(dòng)通信。在無線電中繼系統(tǒng)中,采用較高一些頻率,雖然傳播損耗增加,但是高的天線增益可以補(bǔ)償這部分損耗。因此,采用這個(gè)頻段的高頻端是合適的,而且容量也可增大,可以通過更多的路數(shù)。對(duì)流層散射在某些場(chǎng)合代替了無線電接力系統(tǒng),因?yàn)樗梢圆挥弥欣^站,一跳數(shù)百公里,同時(shí)還可具有大容量(多路傳輸),而這在低頻率是不可能的。
該頻段主要?jiǎng)澐钟糜趶V播、陸上移動(dòng)通信、航空移動(dòng)通信、海上移動(dòng)通信、定點(diǎn)通信、空間通信、雷達(dá)等。
(3)1-10GHz頻段。該頻段屬于分米波到厘米波的波段(30厘米至3厘米),其傳播特點(diǎn)是視距傳播,大氣噪聲低,但在某些頻率區(qū)域(3厘米波長(zhǎng)),大氣(水汽)吸收比較大。另外,該頻段也用散射方式傳播。
該頻段主要用于固定通信和移動(dòng)通信業(yè)務(wù),以極大容量的無線電微波接力系統(tǒng)為主。另外,由于對(duì)流層散射通信的發(fā)展,也有很多固定通信站使用對(duì)流層散射。移動(dòng)通信在該頻段以車輛電臺(tái)形式出現(xiàn)的比較少,多數(shù)是屬于臨時(shí)性的定點(diǎn)通信(即屬于可運(yùn)式設(shè)備),運(yùn)動(dòng)中通信則極少使用這個(gè)波段。在該頻段中,由于沒有大氣噪聲的干擾,同時(shí)波長(zhǎng)短的天線的波束容易做得很窄,所以無線電導(dǎo)航和雷達(dá)特別合適。在1-10GHz的范圍內(nèi),有18%分配給導(dǎo)航用,而有30%分配給雷達(dá)和定位。事實(shí)上,在該頻段的導(dǎo)航,基本上也是采用雷達(dá)技術(shù)。
各種無線電業(yè)務(wù)的用頻相對(duì)比較分散,有的業(yè)務(wù)只占用1~2個(gè)頻段,甚至幾個(gè)頻點(diǎn),但有的業(yè)務(wù)則要跨越若干個(gè)頻段。下面就幾種典型的無線電業(yè)務(wù)在我國的頻段劃分情況進(jìn)行總結(jié)。
(1)廣播電視業(yè)務(wù)頻率劃分。我國調(diào)頻廣播分配在88-108MHz,而電視廣播則分配在41-100MHz,170-216MHz,470-960MHz。
(2)陸上移動(dòng)通信業(yè)務(wù)頻率劃分。陸上移動(dòng)通信主要是車輛電臺(tái)或背負(fù)電臺(tái)使用,其主要頻段在500兆赫以下。在較低頻率端,由于大氣噪聲干擾較大,故不宜在城市中應(yīng)用(因?yàn)槌鞘兄腥藶樵肼曤娖胶芨撸虼顺鞘兄幸擞迷?50MHz左右。
(3)航空移動(dòng)業(yè)務(wù)頻率劃分。航空移動(dòng)通信中的空對(duì)地通信使用118-139MHz,它們?yōu)榻嘁苿?dòng)通信,以視距方式進(jìn)行。海上移動(dòng)通信主要用于港內(nèi)水路上、海港范圍內(nèi)或公海上船舶之間(短距)通信。其中,156.8MHz為國際規(guī)定的甚高頻段呼救頻率。
(4)空間遙測(cè)遙控頻率劃分。136-137MHz供空間研究的遙測(cè)和跟蹤用,137-138MHz供操作系統(tǒng)的遙測(cè)和跟蹤用,400-401MHz供氣象衛(wèi)星用,401-402MHz供空間遙測(cè)用。
(5)航空導(dǎo)航頻率劃分。108-118MHz分配給盲目著陸系統(tǒng),75MHz為航空機(jī)場(chǎng)信標(biāo)使用,420-460MHz供無線電高度計(jì)用。
(6)集群通信頻率劃分。集群由于其出色的調(diào)度指揮功能,特別使用于專業(yè)通信調(diào)度網(wǎng)絡(luò)。目前,為數(shù)字集群專網(wǎng)劃分頻率范圍806-821MHz/851-866MHz,信道間隔25kHz,共計(jì)600組使用頻率。工作是頻分雙工FDD方式。
(7)微波頻率劃分。數(shù)字微波頻率共包括了1.5GHz頻段、4.0GHz頻段、5.0GHz頻段、6.0GHz頻段[低段(L)]、6.0GHz頻段[高段(U)]、7.0GHz頻段[低段(L)]、7.0GHz頻段[高段(U)]、8.0GHz頻段[低段(L)]、8.0GHz頻段[中段(M)]、11.0GHz頻段、13.0GHz頻段、14.0GHz頻段、15.0GHz頻段、18.0GHz頻段、23.0GHz頻段等在內(nèi)的共計(jì)15段頻率。劃分中保留了使用范圍廣泛的一點(diǎn)多址系統(tǒng)的配置,以及大、中、小容量的多種配置方式,較適用于長(zhǎng)距離的大容量數(shù)字微波接力系統(tǒng)使用,和短距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波數(shù)據(jù)傳輸,以滿足不同的需求和頻率的有效使用。同時(shí)與國際標(biāo)準(zhǔn)相一致,避免與大容量方式在頻率分配時(shí)產(chǎn)生矛盾或阻礙大容量微波干線的發(fā)展。
(8)無線寬帶接入頻率劃分。目前,無線寬帶接入是發(fā)展最快、潛在影響力最大技術(shù),各國對(duì)此都投入非常大關(guān)注。我國已經(jīng)劃分可以使用的共有5個(gè)頻段:1.8GHz,2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz。
⊙ 1.8GHz頻段頻率范圍包括1785-1805MHz。
⊙ 2.4GHz頻段頻率范圍為2400-2483.5MHz,采用時(shí)分雙工的TDD模式,最大輻射功率不得超過100mW。在此頻段,主要是基于IEEE802.11b/g的無線局域網(wǎng)應(yīng)用。由于工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備也共用該頻段,因此相對(duì)干擾較大。
⊙ 3.5GHz頻段主要頻率范圍是3400-3430MHz和3500-3530MHz,主要工作方式是FDD頻分雙工,我國在該頻段首次采用了評(píng)選招標(biāo)的方式分配頻率,目前在30多個(gè)城市展開應(yīng)用。由于頻率資源限制,僅有30MHz帶寬供
接入使用,發(fā)展相對(duì)較慢。
⊙ 5.8GHz頻段頻率范圍為5725-5850MHz,采用時(shí)分雙工的TDD模式,最大輻射功率不得超過500mW,基站需要領(lǐng)取無線電發(fā)射執(zhí)照。在此頻段,積極鼓勵(lì)采用IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)的應(yīng)用,與2.4GHz是相適應(yīng)的。但該頻段技術(shù)應(yīng)用比較少。
⊙ 26GHz頻段使用頻率范圍為24.507-25.515GHz和25.757-26.765GHz,主要工作方式是FDD頻分雙工。我國2003年劃分出該頻段,在這個(gè)頻段我國有2000MHz資源可以用于寬帶無線接入。因?yàn)檫@個(gè)頻段設(shè)備昂貴,再加上技術(shù)自身的一些原因以及市場(chǎng)需求不迫切,產(chǎn)品相對(duì)較少,目前使用得也不是很好。
(9)星間鏈路的頻率劃分。星間鏈路的頻率包括:400.15-401MHz段、410-420MHz段、1164-1215MHz段、1215-1300MHz段、1215-1300MHz段、1559-1610MHz段、1645.5-1646.5MHz段、2025-2110MHz段、2200-2290MHz段、22.55-23.55GHz段、24.45-24.75GHz段、25.25-27.5GHz段、29.95-30GHz段、32-33GHz段、50GHz以上頻段等。
⊙ 400.15-401MHz用于空間研究,限于載人航天器之間的通信,但不被視為安全業(yè)務(wù)。
⊙ 410-420MHz用于空間研究,限于與一個(gè)在軌的載人航天器在5km內(nèi)通信使用,載人航天器外的發(fā)射功率通量密度受限,同時(shí),不得要求得到地面業(yè)務(wù)的保護(hù),也不得限制地面業(yè)務(wù)的未來發(fā)展。
⊙ 1164-1215MHz用于衛(wèi)星無線電導(dǎo)航。
⊙ 1215-1300MHz用于衛(wèi)星無線電導(dǎo)航,不傾向于提供安全業(yè)務(wù),也不得對(duì)其他系統(tǒng)或業(yè)務(wù)強(qiáng)加任何其他限制。
⊙ 1559-1610MHz用于衛(wèi)星無線電導(dǎo)航不傾向于提供安全業(yè)務(wù),也不得對(duì)其他系統(tǒng)或業(yè)務(wù)強(qiáng)加任何其他限制。
⊙ 1645.5-1646.5MHz用于衛(wèi)星移動(dòng),僅限于遇險(xiǎn)和安全通信。
⊙ 2025-2110MHz用于空間操作、衛(wèi)星地球探測(cè)、空間研究,就使用地位而言,非靜止衛(wèi)星之間的星間鏈路低于靜止衛(wèi)星與非靜止衛(wèi)星之間的。
⊙ 2200-2290MHz用于空間操作、衛(wèi)星地球探測(cè)、空間研究,與2025-2110MHz頻段相同。
⊙ 22.55-23.55GHz用于衛(wèi)星間業(yè)務(wù),須注意對(duì)射電天文業(yè)務(wù)的保護(hù)。
⊙ 24.45-24.75GHz用于衛(wèi)星間業(yè)務(wù),在第2,3區(qū)的使用不得要求得到無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)中的機(jī)場(chǎng)地面探測(cè)設(shè)備的保護(hù)。
⊙ 25.25-27.5GHz用于衛(wèi)星間業(yè)務(wù),僅限于空間研究和衛(wèi)星地球探測(cè)的應(yīng)用,并且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源于空間中的工業(yè)和醫(yī)學(xué)活動(dòng)。另外,在第2,3區(qū),非靜止衛(wèi)星的使用在27-27.5GHz頻段上有一定優(yōu)先權(quán)。
⊙ 29.95-30GHz用于衛(wèi)星地球探測(cè),限于遙測(cè)遙控和跟蹤的用途,且是次要業(yè)務(wù)。
⊙ 32-33GHz用于衛(wèi)星間業(yè)務(wù),應(yīng)采取一切必要措施以防止衛(wèi)星間業(yè)務(wù)、無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)和空間研究(深空)業(yè)務(wù)之間的有害干擾,同時(shí),無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)在這個(gè)頻段有一定的優(yōu)先權(quán)。
⊙ 50GHz以上頻段星際間鏈路用頻情況較復(fù)雜,本文不展開說明。
本文以2014年無線電頻譜劃分規(guī)定為藍(lán)本,向讀者描述了目前我國無線電頻譜劃分的概況,并就諸多典型應(yīng)用的頻率劃分依據(jù)進(jìn)行了探討和研究,這些依據(jù)主要是來源于相對(duì)應(yīng)的頻率和頻譜特性,以及無線電傳播規(guī)律。
[1] 中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定[M].北京:人民郵電出版社,2013
[2] 謝益溪.無線電波傳播原理與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2008(1)
Study on the Situation of Radio Frequency Allocation
Chen Xubin, Ren Peiming
(State Radio Monitoring Center, Beijing, 100037)
“The People's Republic of China Regulations on the Radio Frequency Allocation” are the legal basis for our country allocating the frequency. Considering to use the radio spectrum resources rationally and effective and ensure the normal operation of the radio business and prevent the mutual interference between the various radio communication services, the Regulations are provided to the radio station and the radio system as the basis. This paper starts the present situation of our radio frequency allocation, introduces the allocation principles and analysis the allocation basis then and lists the typical business situation of radio frequency at last.
Radio Frequency Allocation; radio service; frequency band characteristic
10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.003
TN01,TN92 文獻(xiàn)標(biāo)示碼:B
1672-7274(2015)09-0013-06