“频谱”清华大学教授葛宁：探索星地频谱共享关键技术 提高资源利用率

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C114讯 12月6日消息（乐思）日前，由清华大学-中国移动联合研究院共同举办的星地同频技术研讨会成功召开。清华大学教授葛宁带来了题为《星地频谱共享关键技术》的演讲。

当前，全球频谱资源稀缺，无论星上还是地面频谱资源稀缺问题日益严重，限制了网络性能。经频谱状态实测，频谱利用率普遍低，很多频段上的频谱利用率甚至不到5%，可见现有的频谱管理模式存在疏漏。

葛宁认为，随着网络的不断发展，亟需提升资源利用率。随着星地不断集成，星地频谱共享网络可实现星地资源共享，能够对共存系统有限资源联合优化。同时，降低混合共信道干扰频谱共享会带来的卫星与地面层内及层间混合共信道干扰，合理的星地频谱共享方法可以提升网络抗干扰性能。

在全球，频谱的共享引起了广泛关注。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。

葛宁表示，首先就要对星地频谱共享关键技术进行分析。一是干扰模型。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，最后提出能够降低这类干扰的方法。

二是干扰机理分析。可以降低卫星上行链路干扰的途径有两种。一是增大保护区。二是限制地面网络终端的数量或发射功率。其存在的问题在于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；其次海回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，需要寻找其他方法来降低卫星上行链路的干扰。解决的思路是可以通过对卫星上行链路干扰的特性进行研究，从而寻找降低干扰的方法。

葛宁指出，通过验证发现，主要干扰源个数少，靠近保护区，有望通过软频率复用等精细化的方式抑制干扰。

三是基于扩频-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。

四是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。

葛宁称，围绕着星地频谱共享，国际上做了相关的研究。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。

四也是最深入的一层是信号设计。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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