隨著技術的發展，電磁頻譜變得越來越擁擠。這意味著未來的無線技術，如6G，可能需要在更高的頻率范圍內運行——100 gigahertz及以上。這可能會導致一些問題。監測氣候變化和其他科學基礎設施所需的衛星已經在這些波段運行，它們通常無需共享。不過，對于該技術的一些解決方案正在醞釀之中。

波士頓東北大學無線物聯網研究所的首席研究科學家Michele Polese解釋道：“避免對遙感和射電天文用戶造成任何傷害至關重要，因為他們支持著我們社會的關鍵運營。因此，任何可以考慮向共享頻譜過渡的技術在考慮采用之前都必須經過仔細設計和評估。”

Polese和他的同事提出了幾種解決方案，如技術之間的時間共享、空間共享和信號電平共享，這有助于節省衛星信號并更廣泛地應對干擾。首先，他們指出，由于更高的頻率在通信過程中允許更大的帶寬，這可能有助于縮短傳輸所需的時間，從而有可能在用戶之間實現更精細、更靈活的分時策略。從本質上講，一些技術可以輪流進入特定的頻率范圍。

在這種情況下，新興技術需要設計為共存和共享頻譜。作者指出，這可能更具挑戰性，要在衛星和望遠鏡中快速實施，需要更長期的規劃和部署。然而，隨著電信的快速發展和6G等未來網絡的規劃，有機會嵌入硬件和軟件設計，以促進電磁頻譜的共享。

Polese說：“今天討論的頻譜共享解決方案可以集成到明天的標準和技術中，將共存和頻譜共享嵌入協議棧中，而不是事后將其分層。”

頻譜共享解決方案

可能有助于促進100GHz以上頻譜共享的一個因素是，這些信號具有高度定向性，因此可以在空間上對它們進行操作，以免彼此干擾，從而減少重疊的機會。在他們的研究中，Polese和他的同事描述了一種使用“倒金字塔”天線陣列設計發射高頻電信信號的方法。該天線有助于將信號保持在接近地球表面的位置，并避免撞擊追蹤上空氣候和天氣變化的遙感衛星。

Polese和他的同事在東北大學運營了幾個實驗測試臺，以評估頻譜共享，包括6 GHz以下頻率的Colosseum，以及由Josep Jornet領導的100 GHz以上的TeraNova平臺。

2020年，該團隊首次展示了一種100 GHz以上的頻譜共享系統，該系統能夠在不同頻帶之間跳躍，以避免干擾傳感衛星。在這種情況下，使用雙頻帶回程鏈路，無線系統在兩個頻帶上操作。每當看到使用其中一個頻率進行感應的衛星時，系統就會自動切換到另一個頻率。

東北大學團隊將繼續研究如何在頻率共享技術之間找到解決方案。展望未來，Polese表示，“我們正專注于用大規模無線網絡模型對射頻干擾進行建模，并了解6G網絡設計參數與衛星接口射頻干擾之間的理論限制和關系。”

責任編輯：彭菁