清華大學教授葛寧：探索星地頻譜共享關鍵技術(shù) 提高資源利用率

12月6日消息（樂思）日前，由清華大學-中國移動聯(lián)合研究院共同舉辦的星地同頻技術(shù)研討會成功召開。清華大學教授葛寧帶來了題為《星地頻譜共享關鍵技術(shù)》的演講。

當前，全球頻譜資源稀缺，無論星上還是地面頻譜資源稀缺問題日益嚴重，限制了網(wǎng)絡性能。經(jīng)頻譜狀態(tài)實測，頻譜利用率普遍低，很多頻段上的頻譜利用率甚至不到5%，可見現(xiàn)有的頻譜管理模式存在疏漏。

葛寧認為，隨著網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，亟需提升資源利用率。隨著星地不斷集成，星地頻譜共享網(wǎng)絡可實現(xiàn)星地資源共享，能夠?qū)泊嫦到y(tǒng)有限資源聯(lián)合優(yōu)化。同時，降低混合共信道干擾頻譜共享會帶來的衛(wèi)星與地面層內(nèi)及層間混合共信道干擾，合理的星地頻譜共享方法可以提升網(wǎng)絡抗干擾性能。

在全球，頻譜的共享引起了廣泛關注。WRC-19在相關決議中明確提及在S頻段星地頻譜共享的可能性以及需要采取的技術(shù)和操作措施，為我國發(fā)射的天通一號衛(wèi)星在S頻段和地面頻譜共享合法的使用頻率提供了保障。

葛寧表示，首先就要對星地頻譜共享關鍵技術(shù)進行分析。一是干擾模型。通過仿真分析影響衛(wèi)星上行鏈路干擾大小的因素有保護區(qū)、地面網(wǎng)絡終端數(shù)量、終端發(fā)射功率等等，最后提出能夠降低這類干擾的方法。

二是干擾機理分析?？梢越档托l(wèi)星上行鏈路干擾的途徑有兩種。一是增大保護區(qū)。二是限制地面網(wǎng)絡終端的數(shù)量或發(fā)射功率。其存在的問題在于增大保護區(qū)會減少地面網(wǎng)絡的可用頻率資源，降低地面網(wǎng)絡的容量；其次海回限制地面網(wǎng)絡終端的數(shù)量或發(fā)射功率同樣會降低地面網(wǎng)絡的容量；因 此，需要尋找其他方法來降低衛(wèi)星上行鏈路的干擾。解決的思路是可以通過對衛(wèi)星上行鏈路干擾的特性進行研究，從而尋找降低干擾的方法。

葛寧指出，通過驗證發(fā)現(xiàn)，主要干擾源個數(shù)少，靠近保護區(qū)，有望通過軟頻率復用等精細化的方式抑制干擾。

三是基于擴頻-擴維的天地頻譜共享方法?；诜钦粡陀脵C制保證衛(wèi)星與地面系統(tǒng)能夠使用同一頻段同時傳輸信息，其中衛(wèi)星系統(tǒng)使用擴頻或擴維調(diào)制，地面系統(tǒng)使用傳統(tǒng)OFDM，可通過適當調(diào)整信號功率保證系統(tǒng)間干擾對傳輸性能的影響足夠小。

四是基于時分的天地頻譜動態(tài)共享方法。利用時分動態(tài)復用方式設計衛(wèi)星與地面系統(tǒng)的共享機制，根據(jù)衛(wèi)星星歷調(diào)整不同小區(qū)的時隙使用方式，同時對齊衛(wèi)星和地面系統(tǒng)的參數(shù)更新周期，以保證兩系統(tǒng)嚴格同步。

葛寧稱，圍繞著星地頻譜共享，國際上做了相關的研究。一是頻段規(guī)劃。當多個業(yè)務采用統(tǒng)一頻段進行通信時可以采用頻段分割技術(shù)，但是該方案很難達成一致的頻譜共享方案。

二是空間規(guī)劃。星地頻譜共享提出之初考慮的就是空間規(guī)劃，后來MSV進一步提出的基于EZ的星地一體化系統(tǒng)深化了這個概念?；诘乩硇畔?shù)據(jù)庫的星地頻譜共享方法的提出進一步提升了頻譜在時間和空間上的可用性。

三是時隙分配。利用時分動態(tài)復用方式設計衛(wèi)星與地面系統(tǒng)的共享機制。

四也是最深入的一層是信號設計?；诜钦粡陀脵C制保證衛(wèi)星與地面系統(tǒng)能夠使用同一頻段同時傳輸信息，其中衛(wèi)星系統(tǒng)使用擴頻/擴維調(diào)制，地面系統(tǒng)使用傳統(tǒng)OFDM，可通過適當調(diào)整信號功率保證系統(tǒng)間干擾對傳輸性能的影響足夠小。

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