无线电频谱管理政策、法规与技术

　　本书系统介绍了无线电频谱管理的基本知识，内容包括无线电频谱管理政策、法律、规则、标准、组织机构和工程技术，以及无线电业务、短距离设备管理和射频人体暴露等。本书内容全面翔实，取材新颖，注重理论与实际应用相结合，可读性和实用性强。

　　Haim Mazar博士在无线通信（包括广播、移动、固定、无线电定位、卫星和公众业务）和无线电频谱管理领域拥有超过45年的工作经验，已为国际电联电信发展部门（ITU-D）和电信标准化部门（ITU-T）相关研究组及无线电通信部门（ITU-R）所有研究组（及其所属工作组）撰写提交了180多份技术文献。在2015年召开的国际电联无线电通信全会上，Mazar博士被来自88个国家的代表推选为ITU-R第5研究组（地面业务）副主席，并长期承担多个国家政府机构和国际工业界在频谱管理、短距离设备管理和射频人体危害领域的顾问工作。Mazar博士于1971年获得以色列理工学院电气工程专业学士学位，1988年获得以色列巴尔伊兰大学工商管理硕士学位，2008年获得英国伦敦米都塞克斯大学博士学位，主要研究方向为无线通信管理制度。Mazar博士目前是无线电通信领域的演讲专家，2016年1月起担任中国成都西华大学客座教授。王磊，博士，北京航空航天大学电磁兼容技术研究所高级工程师，主要从事频谱管理和电磁兼容领域前沿技术研究。

第1章 无线电频谱和无线通信 1

1．1 历史回顾 1

1．2 基本通信信道 2

1．3 无线电频段 2

1．4 无线电频谱资源的稀缺性 2

参考文献 3

第2章 主要无线电业务 4

2．1 概述 4

2．2 地面广播传输：声音（电台）和视频（电视） 4

2．2．1 定义和简介 4

2．2．2 广播视频和音频的传输 6

2．2．3 地面声音（音频）广播 8

2．2．4 地面视频（电视）广播 12

2．3 陆地移动和蜂窝移动通信业务 21

2．3．1 定义和简介 21

2．3．2 蜂窝移动通信参考网络单元 21

2．3．3 蜂窝移动通信业务的法规和标准化 22

2．3．4 国际移动通信（IMT）地面无线电业务（包括LTE） 28

2．4 固定点对点业务和单点对多点业务 33

2．4．1 固定业务简介：固定网络和移动回程 33

2．4．2 固定业务的部署和性能 34

2．4．3 视距（LoS）和非视距（NLoS）链路 37

2．4．4 固定无线系统（FWS）和宽带无线接入（BWA）系统 37

2．4．5 可用无线电频谱和频率规划 38

2．5 卫星通信 39

2．5．1 卫星通信的定义 39

2．5．2 卫星轨道和卫星业务 41

2．5．3 卫星设备 49

2．5．4 卫星通信的监测和管理 52

参考文献 55

第3章 短距离设备和频谱执照豁免 58

3．1 短距离设备管理制度 58

3．1．1 定义和应用 58

3．1．2 无干扰、无执照和无保护 59

3．1．3 国家/区域间双边协议 60

3．1．4 短距离设备的上市和标识 60

3．1．5 短距离设备对无线电通信业务的干扰 64

3．2 短距离设备的推广使用 64

3．2．1 风险对风险（Risk-verse-Risk） 64

3．2．2 从集体化视角看待短距离设备频谱协调的观点 65

3．2．3 从个体化视角看待最少限制的观点 65

3．3 短距离设备技术参数的工程背景知识 66

3．3．1 弗里斯公式、接收功率、电场和磁场强度的数值公式 66

3．3．2 接收功率和电场强度的数值公式 67

3．3．3 接收功率和磁场强度的数值公式 68

3．3．4 接收功率、电场强度和磁场强度的对数公式 68

3．4 短距离设备的国际法规 69

3．4．1 短距离设备的全球化应用 69

3．4．2 国际电联《无线电规则》和频谱管理建议书规定的ISM频段 70

3．4．3 短距离设备的全球和区域协调频率范围 72

3．4．4 短距离设备的技术和工作参数及频谱使用 74

3．5 短距离设备的区域性法规 74

3．5．1 国际电联1区和CEPT/ECC ERC 70-03建议书 75

3．5．2 国际电联2区和FCC 47CFR Part 15无线电频率设备 75

3．5．3 国际电联3区和亚太电信组织成员国的短距离设备 78

3．6 全球和区域短距离设备管理案例及对比分析 79

3．6．1 案例1：Wi-Fi、RLAN、WLAN、U-NII 80

3．6．2 案例2：射频识别的全球和区域性法规 85

3．6．3 案例3：ISM和民用频段26．96～27．28 MHz 88

参考文献 89

第4章 无线电频谱管理政策、法律和经济框架 91

4．1 影响无线电频谱管理政策的世界观 91

4．1．1 文化、法规和不确定性风险 91

4．1．2 集中规划（事前和先验）模式与基于市场（事后和后验）模式 94

4．1．3 无线电频谱管理框架和基本目标 96

4．2 法律环境 96

4．2．1 两种法律传统：民法法系和普通法系 96

4．2．2 法律框架 97

4．2．3 无线电通信法律 98

4．2．4 影响无线电频谱管理法律的因素 100

4．2．5 无线电频谱所有权 100

4．2．6 国际、区域和国家立法 101

4．3 经济环境 102

4．3．1 经济和频谱管理 102

4．3．2 无线电频谱的应用收益 105

4．3．3 国家成本账目：无线电频谱作为非生产性资产 108

4．3．4 频谱收费政策 111

4．3．5 频谱执照费：比较评估方法、拍卖、彩票抽奖法和二次交易 112

4．3．6 无线电频谱年费 117

4．4 国际、区域和国家频率划分表和频谱重新配置 118

4．4．1 频率划分表 118

4．4．2 无线电频谱重新配置 119

参考文献 120

第5章 频谱工程与链路预算 122

5．1 端到端无线通信 122

5．2 射频特性：调制和多址 124

5．2．1 调制和数字化 124

5．2．2 调制信号的表示 125

5．2．3 模拟调制 126

5．2．4 数字调制 127

5．2．5 信道多路接入和全双工技术 133

5．3 发射机的输出功率和无用发射 136

5．3．1 发射机框图 136

5．3．2 发射掩模 136

5．3．3 无用发射 136

5．4 接收机的概念、选择性、噪声和灵敏度 139

5．4．1 接收机底噪和灵敏度 140

5．4．2 噪声因子和噪声温度 141

5．4．3 卫星地球站和空间站的增益与噪声温度比G/T 142

5．5 天线基本参数 143

5．5．1 天线孔径、波束宽度、方向性系数和增益 144

5．5．2 天线三维辐射方向图和增益的计算 147

5．5．3 天线极化、带宽、插入损耗和阻抗 154

5．6 电波传播 156

5．6．1 概述 156

5．6．2 弗里斯（Friis）传输公式和自由空间传播损耗 156

5．6．3 麦克斯韦方程和自由空间远场辐射的接收场强 159

5．6．4 ITU-R P．1546传播曲线（30～3000 MHz） 163

5．6．5 菲涅耳区 164

5．6．6 大气衰减 165

5．6．7 近场和远场 167

5．6．8 电波穿墙和障碍物绕射中的频率相关性 167

5．7 链路预算 168

5．7．1 功率公式 168

5．7．2 转换公式 170

5．8 无线电干扰和频谱共用 172

5．8．1 非线性干扰 172

5．8．2 线性干扰 174

5．8．3 干扰减小和消除技术 180

参考文献 180

第6章 国际无线电频谱管理和标准化 183

6．1 国际无线电频谱管理法规和标准 183

6．2 频谱管理法规和标准化 184

6．2．1 国际无线电频谱管理和标准化的组织机构 184

6．2．2 全球无线电频谱管理法规和标准化 190

6．2．3 无线电频谱管理法规和标准的全球化 192

6．3 国家、区域和全球无线电频谱管理法规 194

6．3．1 国家向政府间机构转移管理权 194

6．3．2 区域性无线电频谱管理和标准化的实施 195

6．4 全球电信主管机构――国际电联 197

6．4．1 ITU-D（也称为电信发展局，BDT） 197

6．4．2 ITU-T（也称为电信标准化局，TSB） 198

6．4．3 ITU-R（也称为无线电通信局，BR） 199

6．4．4 国际电联《无线电规则》 200

6．5 边境地区频率协调、法规和技术 205

6．5．1 避免边境地区出现有害干扰 205

6．5．2 双边和多边协议 206

6．5．3 优先使用频率、触发电平和离开边界的距离 206

6．5．4 减少边境地区干扰可采用的技术 207

参考文献 207

第7章 区域性无线电频谱管理 209

7．1 欧洲无线电频谱管理相关组织机构 209

7．1．1 政府间组织和国际组织的关系 209

7．1．2 欧洲主要电信组织 209

7．1．3 欧盟频谱管理法规框架 213

7．1．4 CEPT采用的计算工具和协调方法 217

7．1．5 欧洲无线电频谱管理的整体框架 218

7．2 美洲无线电频谱管理相关组织机构 221

7．2．1 美洲国家组织和美洲国家电信委员会 221

7．2．2 安第斯国家共同体无线电频谱管理框架 222

7．2．3 安第斯国家共同体的整体管理模式 222

7．2．4 安第斯国家共同体无线电频谱管理总结 223

7．2．5 南美洲和加勒比海地区其他相关组织 223

7．2．6 南美洲政府间组织的整体模式 224

7．3 欧洲和北美两大阵营的比较 225

7．3．1 概述 225

7．3．2 分析 226

7．3．3 结论 227

7．4 亚洲无线电频谱管理 228

7．4．1 概述 228

7．4．2 亚太电信组织 229

7．4．3 世界最大无线市场（东南亚）的管理 229

7．4．4 亚太广播联盟 230

7．4．5 通信领域区域共同体 230

7．5 阿拉伯国家和北非的无线电频谱管理 231

7．6 非洲无线电频谱管理 232

7．6．1 非洲电信联盟 232

7．6．2 西非国家及其区域性组织 232

7．6．3 东非国家共同体与东非通信组织 232

7．6．4 南部非洲区域管理组织 232

参考文献 233

第8章 国家无线电频谱管理 235

8．1 国家无线电频谱管理的地位作用 235

8．1．1 国家无线电频谱管理的目标 235

8．1．2 国家频谱管理的主要职责 236

8．1．3 促进频谱优化使用的方针和措施 237

8．1．4 无线电频谱控制 241

8．2 频谱管理的趋势、新兴技术和无线创新 243

8．2．1 频谱管理的趋势 243

8．2．2 新兴无线技术 244

8．2．3 频谱政策、发展历程和无线创新 246

8．3 几个重要国家的无线电频谱管理 248

8．3．1 中国无线电频谱管理框架 248

8．3．2 法国无线电频谱管理框架 258

8．3．3 英国无线电频谱管理框架 263

8．3．4 美国无线电频谱管理框架 272

8．3．5 国家无线电频谱管理框架案例研究结论 284

参考文献 285

第9章 人体射频暴露限值 288

9．1 电磁辐射对人体的危害 288

9．2 射频健康风险的社会问题 289

9．2．1 电磁过敏症和恐电症（Electrophobia） 289

9．2．2 不确定性风险的管理 290

9．3 射频（无线电频率）暴露和热损伤 291

9．3．1 射频暴露对人体的危害 291

9．3．2 国际、区域和国家电磁暴露限值对比研究 301

9．4 固定发射台站射频危害的量化表征 302

9．4．1 固定发射台站周围的功率密度、场强和安全距离 302

9．4．2 多天线共址情形下射频暴露水平的计算 303

9．5 射频暴露仿真和测量 304

9．5．1 多天线共址最坏情形下安全距离的计算 304

9．5．2 人体射频暴露监测 308

9．6 射频暴露限值及其对移动网络规划的影响 311

9．6．1 过度限制射频暴露对网络规划的影响 311

9．6．2 通过增加蜂窝天线或无线电频谱来降低射频暴露限值 312

9．6．3 无线电频谱与基站数量的定量分析 313

9．7 减小人体射频暴露的有关政策和技术 315

9．7．1 减小人体射频暴露的有关政策 315

9．7．2 减小基站射频辐射的主要技术 316

9．7．3 公众认知与现实情况的比较 316

9．8 结论 317

参考文献 317