郎 磊，趙 丹，宋志群*

(1．中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2．中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院，北京 100039 )

0 引言

高空平臺(tái)通信系統(tǒng)由高空平臺(tái)站(High Altitude Platform Stations,HAPS)、地面關(guān)口站和用戶終端組成。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union，ITU)《無(wú)線電規(guī)則》定義，高空平臺(tái)站是指距離地表20～50 km并相對(duì)于地表某一特定的標(biāo)稱固定點(diǎn)保持固定的臺(tái)站[1]，業(yè)內(nèi)也將HAPS作為高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。

HAPS可以作為地面移動(dòng)通信網(wǎng)和天基衛(wèi)星通信網(wǎng)的強(qiáng)有力補(bǔ)充，為陸地偏遠(yuǎn)地區(qū)和海上用戶提供寬帶無(wú)線接入和海量物聯(lián)等信息服務(wù)，也可為搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)急通信領(lǐng)域提供通信保障，具有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信局 (ITU-R)對(duì)HAPS的研究始于20世紀(jì)90年代末，早期HAPS系統(tǒng)的發(fā)展理念以通信信號(hào)的廣覆蓋為目的，為地面和海上用戶提供直接接入服務(wù)，至2012年世界無(wú)線電通信大會(huì)(World Radiocommunication Conference,WRC)已完成多個(gè)頻段劃分和技術(shù)建議[2]。具體來(lái)說(shuō)，是為HAPS業(yè)務(wù)劃分了47/48 GHz，28/31 GHz，6 GHz三個(gè)可用頻段。其中47/48 GHz頻段為全球頻段，28/31 GHz頻段指定用于1區(qū)(阿拉伯國(guó)家、非洲、歐洲、獨(dú)聯(lián)體國(guó)家)和3區(qū)(亞洲和太平洋)的部分國(guó)家，6 GHz頻段用于HAPS關(guān)口站通信，僅可用于澳大利亞等5個(gè)國(guó)家。國(guó)際電信聯(lián)盟同時(shí)完成了一系列相關(guān)的技術(shù)和操作特性及兼容性研究等方面的建議書和報(bào)告，由于作為有效載荷平臺(tái)的平流層飛行器關(guān)鍵技術(shù)一直沒有取得根本性突破，未有成熟的高空平臺(tái)出現(xiàn)，因此HAPS業(yè)務(wù)沒有真正得到應(yīng)用[3]。

自2012年以來(lái)，隨著太陽(yáng)能電池、輕質(zhì)復(fù)合材料、自動(dòng)航空電子設(shè)備和天線技術(shù)等方面取得了突破性進(jìn)展，以平流層飛艇、平流層飄空氣球和平流層太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)為承載平臺(tái)的HAPS應(yīng)用可行性大大提高，HAPS系統(tǒng)的發(fā)展理念演進(jìn)到作為應(yīng)急通信和陸上偏遠(yuǎn)地區(qū)、海上用戶提供寬帶接入和物聯(lián)服務(wù)，地面接入設(shè)備不再是普通用戶終端，而是用戶數(shù)據(jù)終端(Customer Premise Equipment,CPE)，再由CPE設(shè)備轉(zhuǎn)換成WiFi信號(hào)提供給最終用戶使用。目前可供HAPS全球使用的頻譜帶寬較窄且使用受限，不能滿足將來(lái)HAPS頻譜需求?；谏鲜隹紤],WRC-15大會(huì)上通過(guò)了第160號(hào)決議，設(shè)立WRC-19 1.14議題，期望通過(guò)開展新技術(shù)條件下的HAPS系統(tǒng)研究工作，對(duì)現(xiàn)有HAPS頻率劃分的修改和對(duì)新增頻段的研究來(lái)擴(kuò)展HAPS的頻譜標(biāo)識(shí)[4]。

自2016年起，在ITU-R WP5C工作組研究框架下，就HAPS工作計(jì)劃、大會(huì)預(yù)備報(bào)告(CPM)，頻譜需求與技術(shù)操作特性研究，共存與兼容性研究等方面開展了大量的工作。工信部無(wú)管局設(shè)立了1.14議題研究小組，就國(guó)內(nèi)關(guān)切的28/31 GHz，38～39.5 GHz等頻段開展了詳細(xì)研究，并以提案形式向ITU-R工作組提交了研究成果[5-10]。在埃及沙姆沙伊赫召開的WRC-19大會(huì)上，與會(huì)各國(guó)頻譜主管部門與業(yè)界專家就HAPS事項(xiàng)研究工作1.14議題進(jìn)行了廣泛深入地討論，最終達(dá)成了關(guān)于HAPS系統(tǒng)的最新頻率劃分。

本文將回顧WRC-19 1.14議題的研究過(guò)程，分別就HAPS平臺(tái)與技術(shù)特性、頻譜需求以及主要關(guān)切方觀點(diǎn)、WRC-19大會(huì)HAPS頻段劃分、未來(lái)WRC-23大會(huì)對(duì)HAPS系統(tǒng)的進(jìn)一步研究等幾方面展開詳細(xì)分析。

1 HAPS平臺(tái)與技術(shù)操作特性

1.1 HAPS平臺(tái)介紹

HAPS系統(tǒng)分為平臺(tái)部分和載荷部分。平臺(tái)部分主要分為平流層飛艇、平流層飄空氣球以及平流層太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)三大類。下面分別就上述三類平臺(tái)進(jìn)行介紹。

平流層飛艇以法國(guó)泰雷茲集團(tuán)阿萊尼亞宇航公司的平流層巴士(Stratobus)為代表，概念圖如圖1所示。

圖1 泰雷茲集團(tuán)“平流層巴士”概念圖Fig.1 Conceptual design of stratobus

平流層巴士長(zhǎng)140 m，體積85 000 m3，重達(dá)8 300 kg，可攜帶最多450 kg有效載荷在18～20 km高度平流層飛行，使用太陽(yáng)能電池板供電，可以抵抗90 km/h的平流層風(fēng)速，可在平流層高度定點(diǎn)執(zhí)行環(huán)境監(jiān)控、安全監(jiān)視與區(qū)域通信覆蓋任務(wù)[11]。

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、北京航空航天大學(xué)等單位也陸續(xù)開展了平流層飛艇的設(shè)計(jì)、制造與測(cè)試工作，基本性能與國(guó)際水平相當(dāng)，在平流層飛艇這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)基本與國(guó)際水平相當(dāng)，研制進(jìn)度較國(guó)際上更快一些，預(yù)計(jì)在2025年左右可以看到較為成熟的平流層飛艇系統(tǒng)進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用階段。

平流層飄空氣球以谷歌公司的“龍”計(jì)劃氣球?yàn)榇?，如圖2所示。

圖2 谷歌公司“龍”計(jì)劃平流層飄空氣球Fig.2 Google project loon balloon

谷歌氣球可在18～25 km的平流層高度飛行，攜帶4G-LTE載荷部署空中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，使用來(lái)自美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)的風(fēng)速數(shù)據(jù)識(shí)別出具有所需速度和方向的風(fēng)層之后，通過(guò)調(diào)整氣球氣囊中氦氣與空氣的比例，來(lái)控制氣球在平流層中的海拔高度，利用不同風(fēng)層的風(fēng)向不同的特點(diǎn)，平流層飄空氣球可在一定區(qū)域內(nèi)盤旋，實(shí)現(xiàn)為特定區(qū)域地面用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入的能力[12]。

平流層太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)以空客公司“西風(fēng)”系列無(wú)人機(jī)為代表，如圖3所示。

圖3 空客公司“西風(fēng)”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)Fig.3 Airbus zephyr strato-solar drone

“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)是世界領(lǐng)先的太陽(yáng)能平流層無(wú)人機(jī)，可執(zhí)行全球的防務(wù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信覆蓋等多種任務(wù)，目前已經(jīng)完成在平流層的長(zhǎng)期飛行測(cè)試，并交付給用戶三架，其依靠太陽(yáng)能電池作為能源，單次飛行能力為1個(gè)月左右，將衛(wèi)星的持久性與無(wú)人機(jī)的靈活性有機(jī)結(jié)合在一起?！拔黠L(fēng)”無(wú)人機(jī)為生產(chǎn)型Zephyr S，其翼展為25 m，質(zhì)量75 kg，可搭載5～12 kg的光學(xué)載荷、傳感器和通信設(shè)備等有效載荷，可為任務(wù)載荷提供250 W的供電能力；而目前正在開發(fā)中的較大型Zephyr T的翼展為33 m，質(zhì)量140 kg，更大的尺寸使其能夠容納更大質(zhì)量的有效載荷[13]。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第十一研究院研制的“彩虹”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在2017年圓滿完成臨近空間飛行試驗(yàn)，其翼展45 m，留空時(shí)間大于24 h，升限超過(guò)20 km，載荷能力約為20 kg。

1.2 HAPS有效載荷介紹

通信有效載荷包括移動(dòng)通信載荷、毫米波通信載荷以及激光通信載荷等。谷歌平流層飄空氣球搭載的有效通信載荷可快速為通信受限地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)[14]。

最初谷歌為飄空氣球配備的是使用2.4 GHz和5.8 GHz ISM頻段的通信設(shè)備，可以向用戶提供與3G相當(dāng)?shù)乃俣龋S后與當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)商合作，搭載廣域覆蓋的eNodeB LTE基站，一個(gè)高速定向鏈路和一個(gè)備用無(wú)線電通信設(shè)備，如圖4所示。目前尚不清楚如何修改依賴短通信時(shí)間的技術(shù)(例如VoIP)，使其在類似于移動(dòng)電話的環(huán)境中工作，在移動(dòng)電話中，信號(hào)必須通過(guò)多個(gè)氣球中繼才能到達(dá)更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)。每個(gè)飄空氣球可覆蓋地面直徑約40 km的區(qū)域，可同時(shí)為數(shù)百人提供接入服務(wù)。目前谷歌的氣球網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋地面多達(dá)5 000 km2，單手機(jī)用戶可達(dá)15 Mbit/s的通信速度，CPE設(shè)備可達(dá)40 Mbit/s的通信速度。

圖4 谷歌氣球LTE載荷Fig.4 Google balloon LTE payload

谷歌公司還嘗試在飄空氣球平臺(tái)之間用激光通信，如圖5所示，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間信息的中繼與組網(wǎng)功能，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100 km的距離內(nèi)155 Mbit/s的數(shù)據(jù)速率[15]。

圖5 谷歌氣球間激光通信設(shè)備Fig.5 Google balloon inter-laser link

此外臉書公司之前也測(cè)試了基于天鷹無(wú)人機(jī)(Aquila)的毫米波通信設(shè)備，如圖6所示，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了13 km 距離上以20 Gbit/s的速度，所使用的毫米波通信組件包括僅使用105 W總功耗和2 GHz帶寬的發(fā)射器和接收器，主要實(shí)現(xiàn)HAPS平臺(tái)的信息回傳[16]。

圖6 臉書公司天鷹無(wú)人機(jī)毫米波測(cè)試Fig.6 Facebook Aquila drone millimeter wave communication test

1.3 HAPS系統(tǒng)技術(shù)操作特性與部署場(chǎng)景介紹

HAPS系統(tǒng)由平流層平臺(tái)和所搭載的通信載荷組成，該平臺(tái)在預(yù)定平流層高度飛行，為平臺(tái)下底中心點(diǎn)給定半徑內(nèi)50 km內(nèi)的地面用戶提供通信服務(wù)，如圖7所示。HAPS與服務(wù)區(qū)域內(nèi)地面上的若干固定CPE進(jìn)行通信，并且通過(guò)平臺(tái)服務(wù)區(qū)域內(nèi)關(guān)口站進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳。

圖7 HAPS系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域Fig.7 HAP system service area

每個(gè)HAPS平臺(tái)都可為以下底中心點(diǎn)為圓心、半徑Ruser的范圍提供通信覆蓋，在20 km高度下，HAPS平臺(tái)最多可以覆蓋半徑50 km的區(qū)域。

HAPS平臺(tái)升至平流層后，其位置可能隨時(shí)間推移而變化，但需按照要求在一個(gè)圓柱形空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如圖8所示。

圖8 HAPS活動(dòng)范圍示意圖Fig.8 HAPS volume of movement

HAPS平臺(tái)的飛行路徑需要保持在該圓柱體體積內(nèi)。圓柱體半徑RHAPS是指平臺(tái)在提供服務(wù)時(shí)距離標(biāo)稱中心的最大距離。Amin是平臺(tái)的最低高度，Amax是平臺(tái)的最高高度。典型的HAPS平臺(tái)飛行特性參數(shù)如表1所示。

表1 HAPS平臺(tái)幾何參數(shù)特性Tab.1 HAPS platform geometric characteristics

圖9為ITU建議的HAPS系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景[17]，該場(chǎng)景是針對(duì)無(wú)信息接入服務(wù)的陸上偏遠(yuǎn)地區(qū)，說(shuō)明HAPS系統(tǒng)與地面上CPE設(shè)備和關(guān)口站(Gateway)的連接關(guān)系，它們共同提供寬帶接入。ITU 最新定義的HAPS系統(tǒng)是空中的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施，依靠其對(duì)地通信覆蓋的能力，將偏遠(yuǎn)地區(qū)的地面小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與移動(dòng)服務(wù)提供商 (ISP) 網(wǎng)關(guān)連接起來(lái)，一般情況下地面的小型網(wǎng)絡(luò)是以CPE設(shè)備作為地面的接入節(jié)點(diǎn)。

圖9 ITU建議HAPS系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景Fig.9 ITU HAPS scenario

HAPS系統(tǒng)根據(jù)需求將波束指向用戶CPE或地面關(guān)口站，如圖10所示，在CPE波束覆蓋區(qū)域部署用戶終端設(shè)備，將ISP信息通過(guò)其他有線(網(wǎng)線)或無(wú)線方式(WiFi)重新分配給最終用戶，從而實(shí)現(xiàn)未連接區(qū)域用戶的網(wǎng)絡(luò)接入。

圖10 HAPS覆蓋區(qū)域及CPE/關(guān)口站波束覆蓋區(qū)域Fig.10 HAPS coverage and CPE/GW beam coverage area

2 頻譜需求分析

2.1 概述

HAPS系統(tǒng)頻譜需求分析是基于其具體的應(yīng)用場(chǎng)景，在WRC-19 1.14議題框架下定義了兩種HAPS系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，分別是HAPS寬帶連接場(chǎng)景和寬帶HAPS特定應(yīng)用場(chǎng)景。寬帶HAPS連接場(chǎng)景是指在中長(zhǎng)期內(nèi)為用戶提供Internet訪問(wèn)，它可以直接為最終用戶提供寬帶接入，或是提供到接入點(diǎn)的鏈接；寬帶HAPS特定應(yīng)用場(chǎng)景主要是指下列場(chǎng)景[17]：

① 自然災(zāi)害救援任務(wù)，如火災(zāi)、地震及海嘯等災(zāi)害，需要在救援組織和救援人員之間進(jìn)行溝通，以進(jìn)行協(xié)調(diào)和了解情況；

② 野外探險(xiǎn)與勘探等場(chǎng)景中，需要保證探險(xiǎn)、勘探團(tuán)隊(duì)與區(qū)域總部之間溝通需求。

ITU-RHAPS業(yè)務(wù)頻譜需求報(bào)告[8]中對(duì)不同HAPS系統(tǒng)的頻譜需求做了總結(jié)研究，如表2所示[18]。按照HAPS寬帶連接場(chǎng)景和特定應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)分，由于各國(guó)定義的寬帶連接場(chǎng)景差異明顯，頻譜需求分析結(jié)果也有較大差別。

表2 HAPS系統(tǒng)頻譜需求

2.2 國(guó)內(nèi)HAPS業(yè)務(wù)容量與頻譜需求分析

國(guó)內(nèi)HAPS應(yīng)用的主要設(shè)想是為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供寬帶連接服務(wù)，按照業(yè)務(wù)容量測(cè)算方法[19]，如表3所示，對(duì)國(guó)內(nèi)HAPS業(yè)務(wù)容量進(jìn)行測(cè)算。

表3 寬帶HAPS應(yīng)用業(yè)務(wù)容量估算Tab.3 Capacity demand for broadband HAPS application

西部三省、區(qū)平均人口密度約為10人/km2，基于輕于空氣平臺(tái)平流層飛艇的技術(shù)能力，按照每戶月均IP流量為30 GB/月，可以計(jì)算得出HAPS系統(tǒng)應(yīng)該提供6.2 Gbit/s的鏈路總吞吐量，假設(shè)前向鏈路與反向鏈路比值為7:1，則前向鏈路最大容量為5.425 Gbit/s。假定每個(gè)HAPS覆蓋范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)關(guān)口站，HAPS與CPE設(shè)備間通信假定使用5面天線，且每面天線有4個(gè)波束均支持雙極化復(fù)用，可得西部三省、區(qū)平均頻譜需求如表4[19]所示。由表4看出，國(guó)內(nèi)西部三省、區(qū)對(duì)HAPS頻譜需求不超過(guò)300 MHz。

表4 國(guó)內(nèi)HAPS業(yè)務(wù)頻譜需求估計(jì)Tab.4 Spectrum needs estimation in china

3 ITU框架下HAPS業(yè)務(wù)頻譜劃分觀點(diǎn)

在剛剛過(guò)去的研究周期內(nèi)，各國(guó)在ITU-R WP5C工作組內(nèi)對(duì)HAPS業(yè)務(wù)與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)、HAPS業(yè)務(wù)與移動(dòng)通信業(yè)務(wù)(IMT-2020)、HAPS業(yè)務(wù)與科學(xué)研究業(yè)務(wù)(主要是射電天文業(yè)務(wù))的共存與兼容性開展了大量的研究工作，但各關(guān)切方處于各自的利益考慮，共存與兼容性研究成果差異較大[20]。國(guó)內(nèi)主要關(guān)切的是27.9～28.2 GHz/31.0～31.3 GHz頻段內(nèi)HAPS業(yè)務(wù)與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)，38～39.5 GHz頻段內(nèi)HAPS業(yè)務(wù)與IMT-2020業(yè)務(wù)的共存與兼容性分析[21-25]。

3.1 各相關(guān)方觀點(diǎn)

在ITU-R 2015—2019研究周期內(nèi)，與HAPS系統(tǒng)相關(guān)的1.14議題獲得廣泛關(guān)注，在WP5C工作組會(huì)議中展開了廣泛的討論，主要就HAPS業(yè)務(wù)與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)/衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)、HAPS業(yè)務(wù)與移動(dòng)通信業(yè)務(wù)以及HAPS業(yè)務(wù)與射電天文科學(xué)業(yè)務(wù)等的共存與兼容性進(jìn)行分析。

按照上述業(yè)務(wù)的操作者可分為衛(wèi)星業(yè)務(wù)陣營(yíng)、IMT業(yè)務(wù)陣營(yíng)和HAPS陣營(yíng)。各陣營(yíng)主要觀點(diǎn)如下：

① 衛(wèi)星業(yè)務(wù)陣營(yíng)：作為實(shí)際衛(wèi)星操作者，有大量的衛(wèi)星資源已經(jīng)或者即將部署，認(rèn)為HAPS業(yè)務(wù)存在潛在的干擾可能，影響衛(wèi)星資源的充分利用，因此在HAPS謀求新的頻譜劃分上持堅(jiān)定的反對(duì)態(tài)度；

② 移動(dòng)通信業(yè)務(wù)陣營(yíng)：對(duì)HAPS業(yè)務(wù)謀求新的頻率資源持謹(jǐn)慎支持態(tài)度，對(duì)HAPS業(yè)務(wù)與移動(dòng)通信業(yè)務(wù)共存施加了苛刻的保護(hù)條件限制；

③ HAPS業(yè)務(wù)陣營(yíng)：積極推進(jìn)HAPS業(yè)務(wù)新增頻譜。

3.2 國(guó)內(nèi)觀點(diǎn)

國(guó)內(nèi)在高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的研究領(lǐng)域也作了大量投入。在國(guó)家相關(guān)重大專項(xiàng)的支持下，北京航空航天大學(xué)、中科院等單位同步開展了平流層飛艇和太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的攻關(guān)工作，在飛艇安全回收、飛行控制、柔性太陽(yáng)能電池和蒙皮材料等方面取得了一系列技術(shù)突破。目前整體技術(shù)水平處于世界前列。

國(guó)內(nèi)衛(wèi)星業(yè)務(wù)部門、移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商、學(xué)界、科研院所、潛在應(yīng)用單位在工信部無(wú)管局的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下，對(duì)HAPS業(yè)務(wù)在國(guó)內(nèi)開展情況以及今后的發(fā)展情況考慮，綜合各方面考慮，特別是針對(duì)國(guó)內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)頻譜需求不超過(guò)300 MHz的基本現(xiàn)實(shí)，采取加入HAPS標(biāo)識(shí)的5.537A腳注的策略(該腳注允許ITU各締約國(guó)在28/31 GHz頻段內(nèi)上下行各300 MHz帶寬內(nèi)部署HAPS臺(tái)站)，同時(shí)注意對(duì)同頻段的衛(wèi)星和移動(dòng)業(yè)務(wù)的保護(hù)[26-29]，為國(guó)內(nèi)HAPS現(xiàn)有應(yīng)用獲得了國(guó)際規(guī)則地位。

4 WRC-19 HAPS系統(tǒng)頻譜劃分進(jìn)展

4.1 WRC-19 HAPS系統(tǒng)頻譜劃分決定

近幾年HAPS高空平臺(tái)技術(shù)的快速發(fā)展客觀上推動(dòng)了1.14議題在WRC-19大會(huì)上成為關(guān)注的熱點(diǎn)。然而由于議題牽涉到天、空、地多個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)多個(gè)頻段的共存分析和規(guī)則制定，最初各方存在較大分歧，討論過(guò)程異常艱難。直到大會(huì)閉幕前的最后一次全會(huì)，才通過(guò)1.14議題的最終決議?！霸谌蚍秶鷥?nèi)，在固定業(yè)務(wù)劃分下新增38～39.5 GHz頻段，擴(kuò)展31～31.3 GHz頻段標(biāo)識(shí)用于高空平臺(tái)站(HAPS)固定通信(雙向使用)，在滿足HAPS應(yīng)用需求的同時(shí)，對(duì)HAPS下行方向使用提出了具體限制以保護(hù)現(xiàn)有的固定、移動(dòng)和衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)臺(tái)站不受影響[30]”。通過(guò)整理歷屆世界無(wú)線電通信大會(huì)有關(guān)高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的頻率劃分，最終形成了表5所示的HAPS頻譜劃分結(jié)果。

表5 WRC-19 HAPS頻譜劃分Tab.5 WRC-19 HAPS identifications

WRC-19大會(huì)通過(guò)的相關(guān)決議既解決了未來(lái)HAPS業(yè)務(wù)發(fā)展的頻率問(wèn)題，又通過(guò)制定適當(dāng)?shù)囊?guī)則加強(qiáng)了對(duì)相同頻段及相鄰頻段的移動(dòng)、衛(wèi)星固定、衛(wèi)星地球探測(cè)等其他無(wú)線電業(yè)務(wù)的保護(hù)，對(duì)推動(dòng)HAPS系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

4.2 HAPS新研究決議

根據(jù)WRC-19 大會(huì)第247號(hào)決議，建議考慮在某些情況下，全球或區(qū)域移動(dòng)業(yè)務(wù)中使用高空平臺(tái)站作為IMT基站(HIBS)，使用已經(jīng)為IMT確定的2.7 GHz以下頻段實(shí)現(xiàn)移動(dòng)覆蓋連接。按照ITU-R工作安排，指定ITU-R WP5D工作組負(fù)責(zé)開展具體研究工作[20,30-31]，此外還可能涉及與ITU-R WP 3K,WP 3M,WP 4A,WP 4C,WP 5A,WP 5B,WP 5C,WP 6A,WP 7B,WP 7C,WP 7D等工作組開展聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)工作。具體來(lái)說(shuō)，涉及的工作內(nèi)容包括五部分：

① 考慮以下情況酌情研究作為IMT基站的高空平臺(tái)站在移動(dòng)業(yè)務(wù)中提供移動(dòng)連接的頻譜需求：

根據(jù)第221號(hào)決議(WRC-07，修訂版)中條款，1區(qū)和3區(qū)中的1 885～1 980 MHz,2 010～2 025 MHz,2 110～2 170 MHz以及2區(qū)中的1 885～1 980 MHz，2 110～2 160 MHz頻段被納入第5.388A款中，供HIBS使用；作為IMT基站的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)設(shè)想的使用和部署場(chǎng)景作為地面IMT網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充；作為IMT基站的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的技術(shù)和操作特性及要求。

② 考慮到已經(jīng)完成的研究以及ITU-R內(nèi)正在進(jìn)行研究的結(jié)果，應(yīng)及時(shí)對(duì)WRC-23開展并完成共用和兼容性研究，以確保對(duì)業(yè)務(wù)的保護(hù)，而不會(huì)對(duì)其部署施加任何附加的技術(shù)或規(guī)則限制。為實(shí)現(xiàn)IMT的全球或區(qū)域協(xié)調(diào)，對(duì)2.7 GHz以下的某些頻段或當(dāng)中的部分頻段，作為主要業(yè)務(wù)來(lái)劃分頻段，包括現(xiàn)有系統(tǒng)、計(jì)劃開發(fā)系統(tǒng)以及相鄰業(yè)務(wù)(如適用)展開研究。即：694～960 MHz；1 710～1 885 MHz (1 710～1 815 MHz將僅用于3區(qū)中的上行鏈路)；2 500～2 690 MHz (2 500～2 535 MHz將僅用于3區(qū)中的上行鏈路，3區(qū)中的2 655～2 690 MHz除外)。

③ 研究第221號(hào)決議(WRC-07，修訂版)中的條款，1區(qū)和3區(qū)中的1 885～1 980 MHz,2 010～2 025 MHz,2 110～2 170 MHz以及2區(qū)中的1 885～1 980 MHz,2 110～2 160 MHz頻段，并對(duì)現(xiàn)有腳注和相關(guān)決議進(jìn)行適當(dāng)修改，以促進(jìn)采用IMT最新無(wú)線電接口技術(shù)的、作為IMT基站的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的使用。

④ 研究作為IMT基站的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)(HIBS)的定義，包括對(duì)《無(wú)線電規(guī)則》條款可能酌情做出的修改。

⑤ 酌情起草ITU-R建議書和報(bào)告，同時(shí)考慮到上述并做出決議，請(qǐng)ITU-R 1，2，3，4進(jìn)一步做出決議并邀請(qǐng)WRC-23根據(jù)上述研究結(jié)果，考慮在全球或區(qū)域范圍內(nèi)，在已為IMT確定的、2.7 GHz以下的某些頻段內(nèi)，將高空平臺(tái)通信系統(tǒng)用作IMT基站，并酌情采取必要的規(guī)則行動(dòng)，同時(shí)考慮到對(duì)5.286AA,5.317A,5.341A,5.341B,5.341C,5.346,5.346A,5.384A,5.388等腳注的更改超出了本決議的范圍，對(duì)在這些腳注中提到的頻段內(nèi)部署地面IMT系統(tǒng)不應(yīng)施加任何額外的規(guī)則或技術(shù)限制，請(qǐng)主管部門通過(guò)向ITU-R提交文稿的形式，積極參與這些研究。

5 結(jié)論

國(guó)際電信聯(lián)盟在高空平臺(tái)通信系統(tǒng)頻譜劃分方面開展了卓有成效的研究，特別是在WRC-19 1.14議題推動(dòng)下就高空平臺(tái)通信系統(tǒng)技術(shù)與操作特性、部署場(chǎng)景、關(guān)鍵技術(shù)以及共存與兼容性分析做了大量細(xì)致高效的工作，取得了大量成果，為HAPS未來(lái)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)各相關(guān)部門在工信部無(wú)管局的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下，針對(duì)HAPS業(yè)務(wù)國(guó)內(nèi)開展情況以及今后的發(fā)展情況進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，同意在28/31 GHz頻段內(nèi)上下行各300 MHz帶寬內(nèi)部署HAPS臺(tái)站，同時(shí)注意對(duì)同頻段的衛(wèi)星和移動(dòng)業(yè)務(wù)的保護(hù)，為我國(guó)國(guó)內(nèi)HAPS現(xiàn)有應(yīng)用獲得了國(guó)際規(guī)則地位。