隨著第六代移動通信技術（6G）向天地一體化全域覆蓋目標邁進，星地通信成為實現全球無縫連接的核心支柱。然而，大規(guī)模低地球軌道衛(wèi)星部署帶來的頻譜資源稀缺與高動態(tài)信道環(huán)境的疊加效應，制約頻譜感知技術的精度和效率。動態(tài)頻譜感知技術可實時探測頻譜空穴、提升系統的整體頻譜利用率，但在多衛(wèi)星覆蓋場景下易因感知盲區(qū)而引發(fā)同頻干擾，同時難以應對衛(wèi)星高速運動導致的信道狀態(tài)劇烈波動，進而引發(fā)檢測概率下降。上述問題已成為制約6G天地一體化網絡規(guī)模化部署的瓶頸。
中國科學院上海高等研究院研究員胡宏林和徐天衡團隊，提出了面向星地通信下行鏈路的彈性頻譜感知技術，通過動態(tài)分區(qū)域感知與自適應切片融合機制，尤其適用于低軌衛(wèi)星網絡在高動態(tài)信道下實現頻譜資源的高效利用與干擾抑制。
研究設計了多層低地球軌道衛(wèi)星協同架構。其中，主衛(wèi)星為高軌靜態(tài)用戶，次衛(wèi)星為低軌動態(tài)用戶。研究結合循環(huán)延遲分集技術嵌入信號特征標簽，通過接收端特征值與動態(tài)閾值比對，實現頻譜占用狀態(tài)的精準判斷。
以此為基礎，研究構建出“靜態(tài)-彈性-剛性”多區(qū)域聯合感知框架。基于衛(wèi)星軌道高度差、相對速度和波束覆蓋范圍，研究將感知區(qū)域劃分為靜態(tài)區(qū)（信道穩(wěn)定，采用傳統特征檢測）、彈性區(qū)（中等動態(tài)，引入切片感知）和剛性區(qū)（極高速動態(tài)，優(yōu)化子窗口融合）。研究通過理論推導得到各區(qū)域虛警概率與檢測閾值的閉式解，并依此提出基于多普勒頻移與相干時間的動態(tài)切片算法。具體而言，在彈性區(qū)與剛性區(qū)，將長感知窗口分割為多個子窗口，分別提取信號特征并疊加融合，抑制噪聲干擾，同時利用信道動態(tài)性帶來的分集增益提升檢測性能。實驗表明，在信噪比為-10 dB至-5 dB的典型高干擾場景下，這一技術可將虛警概率穩(wěn)定控制在0.1的典型閾值水平，且較傳統方法平均提升檢測概率28.3%。該技術優(yōu)于現有方案，展現出較強的魯棒性，為星間同頻干擾抑制提出了新方向。
相關研究成果以Elastic Spectrum Sensing: An Adaptive Sensing Method for Non-Terrestrial Communication under Highly Dynamic Channels為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Wireless Communications上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海市6G重點項目、北京市自然科學基金等的支持。
論文鏈接
不同區(qū)域中低地球軌道衛(wèi)星傳輸下的頻譜感知模型
本文鏈接：面向星地通信下行鏈路的彈性頻譜感知技術提出http://www.sq15.cn/show-12-1016-0.html
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