清華教授葛寧:探討星地頻譜共享可能性,提升資源利用率

“當前,星上和地面頻譜資源稀缺,限制了網路效能,且頻譜利用率普遍低,很多頻段上的頻譜利用率不到5%,現有的頻譜管理模式也存在疏漏。”近日,清華大學教授葛寧在參加業內某會議時表示,行業提升頻譜資源利用率,可利用星地頻譜共享網路實現星地資源共享,對共存系統有限資源聯合最佳化,但需採用合理的星地頻譜共享方法提升網路抗干擾性能。

據瞭解,星地頻譜共享的可行性在全球引起了廣泛關注,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採取的技術和操作措施,為我國發射的天通一號衛星在S頻段和地面頻譜共享合法的使用頻率提供了保障。圍繞星地頻譜共享探討關鍵技術,葛寧從四個方面進行了分析。

一、干擾模型。

透過模擬分析影響衛星上行鏈路干擾大小的因素有保護區、地面網路終端數量、終端發射功率等等,提出能夠降低這類干擾的方法。

二、干擾機理分析。

有兩種方式可以降低衛星上行鏈路干擾,即增大保護區和限制地面網路終端的數量或發射功率。但這兩種方式仍存在問題。其一,增大保護區會減少地面網路的可用頻率資源,降低地面網路的容量。其二,限制地面網路終端的數量或發射功率同樣會降低地面網路的容量。因此需要透過對衛星上行鏈路干擾的特性進行研究,尋找降低干擾的方法。驗證顯示,主要干擾源個數少,靠近保護區,則有望透過軟頻率複用等方式抑制干擾。

三、基於擴頻-擴維的天地頻譜共享方法。

基於非正交複用機制保證衛星與地面系統能夠使用同一頻段同時傳輸資訊,其中衛星系統使用擴頻或擴維調製,地面系統使用傳統OFDM,可透過適當調整訊號功率保證系統間干擾對傳輸效能的影響足夠小。

四、基於時分的天地頻譜動態共享方法。

利用時分動態複用方式設計衛星與地面系統的共享機制,根據衛星星曆調整不同小區的時隙使用方式,同時對齊衛星和地面系統的引數更新週期,以保證兩系統嚴格同步。

透過關鍵技術分析,葛寧表示,實現星地頻譜共享有四種方式。

一是頻段規劃。

當多個業務採用統一頻段進行通訊時可以採用頻段分割技術,但是該方案很難達成一致的頻譜共享方案。

二是空間規劃。

星地頻譜共享提出之初考慮的就是空間規劃,後來MSV進一步提出的基於EZ的星地一體化系統深化了這個概念。基於地理資訊資料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。

利用時分動態複用方式設計衛星與地面系統的共享機制。

四是訊號設計。

基於非正交複用機制保證衛星與地面系統能夠使用同一頻段同時傳輸資訊,其中衛星系統使用擴頻/擴維調製,地面系統使用傳統OFDM,可透過適當調整訊號功率保證系統間干擾對傳輸效能的影響足夠小。

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作者:朱文鳳

責編/版式:沈新竹

稽核:申晴

監製:劉啟誠

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