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    抢占“太赫兹频谱”先机 加快我国高频段开发利用
    作者:孙美玉  点击次数:   更新时间:2016-9-27 17:23:51  分类:技术标准

     

    抢占“太赫兹频谱”先机 加快我国高频段开发利用

        当前,无线通信高速化、宽带化、泛在化特点日益明显。据统计,截至2020年前后,无线通信系统数据传输速率将提高到100Gbit/s,频谱资源向更高频段扩展成为必然趋势。针对下一代通信解决方案,能提供20GHz以上连续可用带宽的太赫兹频谱成为研究重点。目前国际针对频谱资源划分上限是275GHz,对300GHz以上的太赫兹频谱还没有进行开发利用,因此该频段开发不仅能解决当前无线通信数据量激增问题,对于未来抢占该领域国际领先地位也有积极作用。

    太赫兹关键技术研究进展

    太赫兹通信技术。目前,太赫兹通信相关技术已成为很多国家重点研究内容之一。根据相关机构数据,预计到2018年,全球太赫兹通信技术市场份额将高达5.21亿美元,年增长率接近40%。美国将其称为“改变未来世界的十大技术”之一。

    太赫兹雷达技术。雷达在我国经济社会发展和国防事业中一直占据重要地位,太赫兹雷达技术创新将进一步提升雷达分辨率、穿透力、抗干扰力和反侦察力。当前太赫兹雷达技术已在许多国家积极推进,取得一系列典型成果。

    太赫兹辐射源技术。太赫兹辐射源技术是实现太赫兹系统研发应用及产业发展的关键所在,能推动一系列交叉学科(材料学、光学、真空电子学等)飞速发展,也是各个国家重点突破的课题。

    开发太赫兹频谱的重要意义

    增强我国频谱资源储备。伴随移动互联网、物联网等新一代信息技术的不断涌现,如何提供安全、快速的无线宽带通信接入,实现泛在的多媒体传输成为新趋势。数量激增的通信终端使得海量数据的产生、交换与共享逐渐成为常态,而这必须要有足够的无线电频谱资源来支撑。根据最新IMT-20205G)的预测结果,预计到2030年,我国仅仅针对IMT领域就有5G~10GHz的频谱需求。而伴随无线电通信技术在民航、铁路、海洋、电力及军事等各行业部门中的日渐普及,频谱供需问题也将更加明显。由于太赫兹频谱范围很宽,传输性能优良,通过科学开发利用,可以提供超出传统无线宽带系统上千倍的信息传输速率,有效缓解低频段频谱供需矛盾,为我国无线电频谱相关领域的长期发展提供更加丰富的频谱资源支撑,增强我国战略资源的储备能力。

    助推国家战略。当前无线电频谱资源包含43种具体业务,广泛应用于国民经济发展各领域行业。据统计,到2020年,我国无线电相关产业创造的产值可达到7.8万亿元,GDP增至4.39%,要实现以上国家战略及规划的目标,各个环节都离不开频谱资源的有效支撑。

    提升我国国际战略地位。目前,国际上对于无线电频谱资源的业务划分仅在300GHz以下,即太赫兹频谱还处于无线电业务的空白区。如果我国能在该频段开发利用中获得先机,就能结合我国产业发展需求,引导国际上对于该频段的业务划分和应用,在国际频谱资源竞争中处于领先地位,这对维护我国频谱资源战略权益意义重大。

    开发太赫兹频谱的挑战

    国内政策环境有待进一步加强。首先目前国内还没有明确针对太赫兹频谱开发和关键技术创新,促进太赫兹应用及产业化发展国家层面的政策出台。其次是在市场化推动、相关行业之间,或者典型应用行业内,缺乏有力支持太赫兹关键技术的整体发展战略规划。当然某些行业规划中有条款提到高频段开发利用,但是针对性和切合度不是特别强。与此同时,国内外研究机构、媒体等对于太赫兹频谱开发利用的研究成果和宣传力度不够,这也造成公众对于该频段开发利用缺乏全面的认知。

    太赫兹频谱开发仍存在多方面技术难点。近年来,我国太赫兹频谱开发利用研究主要集中在太赫兹通信系统研发、太赫兹雷达和太赫兹辐射源等方面,而且大部分还处于实验演示阶段,技术广度和深度有待进一步提升。以太赫兹通信为例,对高频段信号调制编码技术、太赫兹无线通信链路及信道建模技术、芯片间高速通信应用场景、太赫兹器件功率放大技术、光通信与无线通信网络共存与兼容问题等还需要进行更为深入和全面的研究。与此同时,与发达国家相比,我国在太赫兹相关技术的标准化方面取得的成果也相对较少,这也给我国争取太赫兹领域国际领先地位带来一定挑战。

    产业链各方参与性不强。当前,针对太赫兹频谱的规划在国际上属于空白区,相关的技术指标、产业推动规划也没有完全明确,这就导致产业链的各方参与的动力不强,产业支撑力度相对比较薄弱。例如对于设备制造商而言,太赫兹频段的宽频段、超高速通信能力和传输特性,对于相关天线、芯片、器件(包括调制器、滤波器等有源器件和无源器件)等提出了更为严格的要求,研制成本大大提高,如果没有明确的频谱规划和产业政策引导,研发的成本和周期将大大超过企业的承载能力;而对于设备运营商而言,高频段频谱使用是推动产业发展的有效手段,但需要在频谱规划达成共识的基础上,与无线电管理机构、设备商和使用部门共同推动,否则难度很大。

    加快太赫兹频谱开发的建议

    加大政策支持力度,营造太赫兹频谱开发利用社会氛围。一是加快制定关于太赫兹频谱资源开发利用的法律法规及配套规章制度,从政策上鼓励、支持频谱资源高效利用的行动或专项计划。二是加大财政相关政策支撑力度,保证该领域科研工作的有效性。三是结合《中国制造2025》、互联网+、宽带中国等战略,协调相关部门和机构,根据各自的工作特点和实际需要,探索制定太赫兹频谱开发利用国家层面的规划,宏观把握该频段开发的方向和原则,提前做好战略布局。

    科学制定频谱规划方案,提升太赫兹频谱国际竞争力和引导力。一是积极参与国际电信联盟(ITU)等机构关于该频段关键技术和频谱规划相关议题的研究工作,分析总结研究成果,把握研究方向。二是由于太赫兹频谱的频段极宽,全频段整体规划比较困难,因此可以根据重点产业和国防建设需求规划频谱。即结合国内产业布局和重点发展方向,广泛征求相关部门、设备商、运营商的意见和实际需求,积极开展前瞻性研究,探索制定分时间阶段、分频段的频谱规划方案,提升我国频谱规划引导力。

    加快技术研究步伐,解决太赫兹频谱技术难点。一是进一步深入研究太赫兹传输及链路、太赫兹调制和相关器件、太赫兹探测、太赫兹通信和光通信兼容等难点技术,开展更多复杂场景的模拟演示。二是积极开展相关专项、重点技术课题前瞻性研究,对相关频段的技术兼容性进行研究和试验,推进太赫兹技术标准化;三是持续加强与国际发达国家开展太赫兹频谱开发利用方面的经验交流和合作,同时整合国内资源,开展联合研究和开发。

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