“频谱”清华教授葛宁： 探讨星地频谱共享可能性，提升资源利用率

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“当前，星上和地面频谱资源稀缺，限制了网络性能，且频谱利用率普遍低，很多频段上的频谱利用率不到5％，现有的频谱管理模式也存在疏漏。”近日，清华大学教授葛宁在参加业内某会议时表示，行业提升频谱资源利用率，可利用星地频谱共享网络实现星地资源共享，对共存系统有限资源联合优化，但需采用合理的星地频谱共享方法提升网络抗干扰性能。

据了解，星地频谱共享的可行性在全球引起了广泛关注，WRC-19在相关决议中明确提及在S频段星地频谱共享的可能性以及需要采取的技术和操作措施，为我国发射的天通一号卫星在S频段和地面频谱共享合法的使用频率提供了保障。围绕星地频谱共享探讨关键技术，葛宁从四个方面进行了分析。

一、干扰模型。通过仿真分析影响卫星上行链路干扰大小的因素有保护区、地面网络终端数量、终端发射功率等等，提出能够降低这类干扰的方法。

二、干扰机理分析。有两种方式可以降低卫星上行链路干扰，即增大保护区和限制地面网络终端的数量或发射功率。但这两种方式仍存在问题。其一，增大保护区会减少地面网络的可用频率资源，降低地面网络的容量。其二，限制地面网络终端的数量或发射功率同样会降低地面网络的容量。因此需要通过对卫星上行链路干扰的特性进行研究，寻找降低干扰的方法。验证显示，主要干扰源个数少，靠近保护区，则有望通过软频率复用等方式抑制干扰。

三、基于扩频-扩维的天地频谱共享方法。基于非正交复用机制保证卫星与地面系统能够使用同一频段同时传输信息，其中卫星系统使用扩频或扩维调制，地面系统使用传统OFDM，可通过适当调整信号功率保证系统间干扰对传输性能的影响足够小。

四、基于时分的天地频谱动态共享方法。利用时分动态复用方式设计卫星与地面系统的共享机制，根据卫星星历调整不同小区的时隙使用方式，同时对齐卫星和地面系统的参数更新周期，以保证两系统严格同步。

通过关键技术分析，葛宁表示，实现星地频谱共享有四种方式。

一是频段规划。当多个业务采用统一频段进行通信时可以采用频段分割技术，但是该方案很难达成一致的频谱共享方案。

二是空间规划。星地频谱共享提出之初考虑的就是空间规划，后来MSV进一步提出的基于EZ的星地一体化系统深化了这个概念。基于地理信息数据库的星地频谱共享方法的提出进一步提升了频谱在时间和空间上的可用性。

三是时隙分配。利用时分动态复用方式设计卫星与地面系统的共享机制。

四是信号设计。基于非正交复用机制保证卫星与地面系统能够使用同一频段同时传输信息，其中卫星系统使用扩频/扩维调制，地面系统使用传统OFDM，可通过适当调整信号功率保证系统间干扰对传输性能的影响足够小。

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