在智能手机像牙刷一样普及的今天，频谱共享，成为了近些年通信界的一个热词儿。频谱因为通信的重要而变得越发重要，又因为频谱是一种稀缺资产，而使用需求又在日益飞速地增长，所以成为重中之重。智能手机、物联网、军事和公共安全无线电、可穿戴设备、智能汽车和无数其他设备都依赖于相同的电磁频谱的无线频段来共享数据、语音和图像。

频谱共享是一种优化使用频谱或无线通信信道的方法，使多类用户能够安全地共享同一频段。从Wi-Fi，蓝牙，到4G，5G，到卫星网络，频谱共享已无处不在。

 

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为何要共享

       为什么要共享频谱，无非是来自两个方面的驱动，一是对现有分配的频谱，使用率太低，闲在那里成了休眠资源。由于除了被许可人之外，没有人可以使用，所以当被许可人不使用频谱时，其他人也不能使用。例如在某些情况下，在某些国家，在某些频段，只有10%的频谱利用率。第二种，就是有太多的人和设备有使用的需求，又无法在现有频谱分配政策上完全加以满足，所以就采取共享的方法。

       就像闹灾荒的时候，地主家施粮给众多灾民。这里想强调的是，粮食的主人仍然还是地主，只是让他拿出自己多余的部分来施舍给穷人。如果强行把地主家的所有粮食统统收回到朝廷，再统一进行划分和支配，这样未免太大动干戈，朝廷不好做，地主不愿意，效率低下，也可能得不偿失。

        如下图所示的频率重耕，类似上述办法。传统上我们必须依靠政府的频谱划分政策来实现频谱的使用分配，隔离用户、用途或技术，使用空间划分（不同的频率或地理区域）来防止干扰。但今天，我们可以使用传感或数据库来允许用户共享任何特定的频谱或信道区块，同时仍然可以避免干扰。这样就可以在不改变现有频谱授权的情况下，通过一些额外制定好的规则和软件处理流程以及激励措施，去增强现有频谱的使用效率。

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共享的学问

        但这里面却蕴含着太多“学问”。例如，如果“灾民”过多，地主家的粮也有限，那该怎么发呢？首先是不是要保证地主家的人一定要有得吃？再考虑来者是否是真正需要救济的对象。古时有“和珅给难民的米里撒沙子”来过滤真正的灾民，以剔除蹭吃蹭喝的故事。

       实际上，频谱可以在几个离散的维度上进行共享，包括：频率、时间和地理。例如，最简单的频谱共享方式是在同一频段但在不同地理区域的系统运行，例如GSM蜂窝网络实则已采用了这种机制；也可以在同一地理区域共享频率，但不在同一时间共享。这可以通过使用地理位置数据库、频谱传感技术等来实现。也可以支持通知何时有频段可用。

      还有一些更复杂的安排，例如 FCC曾对3.5GHz考虑通过使用一种全新的频谱接入系统(SAS)来实现频谱管理方法。SAS的拟议功能包括一个复杂的、前所未有的三层频谱共享框架，如下图所示。

 

       处于第一优先级的是国防，公共安全等现有合法用户；处于第二优先级是来自蜂窝运营商用户，他们是优先访问许可证持有人（PAL）；处于第三优先级的是Wi-Fi用户，他们属于一般授权访问（GAA）用户。SAS系统看似简单的对用户级别进行优先权分类，实则需要大量的开发、广泛的测试和后续的完善工作。其中一些技术可能需要现有运营商和共享者之间更高级别的互动，在这些情况下，可以在同一地理区域共享频谱，但只能是在现有用户不使用频谱时共享。

       频谱共享技术大有可为，但要使这些技术进入主流使用，还需要大量额外的研究和开发工作。事实上，如今频谱共享已经以多种形式存在于协调和非协调的网络中。广域蜂窝网络使运营商能够通过先进的蜂窝技术协调对有限频谱资源进行使用，为数百万用户提供语音和数据应用的无缝移动性。另外，非协调共享也创造了一种在本地环境中为用户提供接入的便利方式，例如Wi-Fi连接。

       对于5G，3GPP在Rel-15中就将动态频谱共享(DSS)的规范包含其中，通过允许LTE和NR共享同一载波，提供了从LTE到NR的非常有用的迁移路径，随着网络中NR设备数量的增加，保证NR UE在共享载波上有足够的调度能力非常重要。为了促进5G的发展和充分地利用频率资源，很多国家已经在重耕频谱，但也仅限于在可被重耕的频点上，频谱共享的终极目标是要提高所有频谱资源的利用率问题。

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