为了满足5G超高流量和超高速率需求，除尽力争取更多IMT专用频谱外，还应进一步探索新的频谱使用方式，扩展IMT的可用频谱。在5G中，频谱共享技术具备横跨不同网络或系统的最优动态频谱配置和管理功能，以及智能自主接入网络和网络间切换的自适应功能，可实现髙效、动态、灵活的频谱使用，以提升空口效率、系统覆盖层次和密度等，从而提髙频谱综合利用效率。

在频谱共享技术中，重点场景包括运营商内RAT间的频谱共享、运营商间频谱共享、免授权频段的频谱共享、次级接人频谱共享等。其中：

运营商内RAT间频谱共享的目标频段可以是5G新增频段或现有IMT频段。共享频谱的多RAT可以基于共站址宏站，也可以是宏站之间或宏站和小站之间。该场景可配合运营商现有的基础载波进行聚合使用。

运营商间频谱共享主要针对未发牌的IMT已规划频段。多个运营商可以对热点区域进行小站间的同覆盖，或者是小站与宏站间的同覆盖。

免授权频段的频谱共享针对2.4GHz和5GHz等频段，涉及到的站型主要为小站与目标频段上的WiFi之间共享，并且可以与宏站覆盖的低频载波联合部署。

次级接入频谱共享针对其它系统（如卫星、广播、雷达等）的授权频段，IMT系统站点经由数据库管理和授权，或者基于频谱感知技术占用频谱。

频谱共享技术中需要解决的关键问题及思路主要包括：

（1）网络架构与接口

修改网络架构，以集中式架构为主，结合分布式架构，设计新增节点的接口和共享节点间的接口。在现有共享节点之上新增高级频谱管理节点，用于维护管理共享资源池、获取共享节点的需求申请、执行频谱分配决策。各共享节点进行测量和需求统计，并接收频谱分配结果，执行节点内的资源重配置。在架构中涉及数据库技术，如频谱地图生成与管理、注册鉴权、信道分配、学习机制等。

（2）高层技术

研究频谱共享的高层技术，解决频谱共享导致的频谱资源动态变化和多优先级网络共存问题。基于不同系统架构，研究对于所获取的大量零散频谱资源进行高效分析与管理、多共享节点间的频谱最优与公平协商、基于预测和代价分析等的频谱切换、接入控制、跨层设计等，并分析对现有的网络接入、业务流管理、移动性等流程的影响。

（3）物理层技术

研究频谱共享的物理层技术，通过频谱检测等方式获得频谱使用状况，设计测量与反馈机制、信道和参考信号等，实现结果上报和频谱资源的配置与使用，研究基于主动干扰认知等方式的干扰管理，适应频谱共享带来的干扰环境变化。结合认知网络技术，分析可能的多址方式。

（4）射频技术

对于射频技术，在多模多频芯片成为市场主流的情况下，分析面向未来的支持频谱共享技术的新型射频，能够支持更广的频率范围，在多通道同时工作时有效处理互干扰，能支持灵活带宽的射频，支持在相同频谱中接入不同系统时的灵活调制，以及通过多路检测或压缩感知等方式的宽频谱检测等功能，寻求射频参考结构与参数。

此外，还包括共享频谱的系统间共存、各场景下的组网方案设计、多系统整合带来的安全性技术问题等。

对于运营商间频谱共享的初步仿真，采用室内小小区密集组网场景，假设在3-6GHz频段，选择180MHz连续带宽，用于多运营商共享。评估场景的拓扑为3GPP TR36.814的室内热点6层建筑dual stripe场景，业务模型为burst业务，包大小8Mbytes，包到达率0.5-2.5。所对比的频谱分配方案为独占式和共享式，其中独占是指3个运营商各独占使用60MHz带宽，共享是指3个运营商共享全部180MHz频谱，且用户选择签约运营商基站接入。

图1 评估场景拓扑示意图

图2 性能仿真结果

从仿真结果来看，共享后的吞吐量远大于每个运营商独占频谱的吞吐量之和。尤其对于边缘用户，大大增加了用户的可接入频谱，体验速率提升3-8倍。共享使用180MHz带宽，边缘用户体验速率在负载90%时仍然能够达到12Mbps。

频谱共享技术通过解决多种重点场景（运营商内、运营商间、免授权频段、次级接入）的系统架构、接口、空口技术、干扰管理等多项技术问题，能够推进新型的频谱管理理念，促进现有网络能力提升，兼容载波聚合、数据库、无线资源管理等无线技术。同时，能够充分结合其它5G关键技术，以动态网络频谱管理支撑超密集网络覆盖，可联合使用现有IMT频段和髙频段来满足5G大频谱需求。从而，提升运营商总频谱资源使用效率，解决多RAT间和多小区间的负载均衡，提升用户体验速率，缓解运营商频谱过饱和或过闲置，扩展IMT可用频谱，对5G在广域覆盖和热点覆盖场景的指标方面具有重大意义。频谱共享技术需要频谱管理政策的支持，制定新型使用规则、安全策略、经济模型等，并对基带算法与器件能力具有较高要求。从目前的研究趋势来看，频谱共享技术是5G的重要组成部分，具有很好的应用前景。

总结

5G将基于统一的空口技术框架，沿着5G新空口（包含低频和高频）及4G演进两条技术路线，依托新型多址、大规模天线、超密集组网和全频谱接入等核心技术，通过灵活地技术与参数配置，形成面向连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接等场景的空口技术方案，从而全面满足2020年及未来的移动互联网和物联网发展需求。