频谱保护（共7篇）
频谱保护 篇1
2014年2月13日, 全球迎来了第三个“世界无线电日” (World Radio Day) 。无线电频谱资源及其良好的电磁环境是各种无线电业务顺利开展的基础和保障。为了提高全社会对无线电频谱资源重要性认识, 倡导大家自觉遵守无线电管理法规, 维护空中电波秩序, 工业和信息化部无线电管理局 (国家无线电办公室) 把今年纪念活动的主题定为:珍惜频谱资源, 保护电磁环境。
设立世界无线电日的倡议, 是由联合国教科文组织于2012年提出的, 旨在提高人们对无线电重要性的认识, 鼓励决策者通过无线电、广播提供信息, 并加强改善广播电台之间的联系网络及国际合作。随后, 联合国大会通过决议把每年的2月13日 (1946年2月13日, 联合国电台成立) 定为“世界无线电日” (World Radio Day) 。
今天, 人类的生活越来越离不开无线电, 对讲机、手机、Wi-Fi WLAN、蓝牙、4G、物联网、卫星导航、汽车雷达……越来越多的无线电应用正在悄悄地改变着我们的生活。在广电、通信、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科学研究、抢险救灾、新闻媒体以及公安、武警、军队等各部门、各行业中, 无线电技术也在发挥着越来越重要的作用。
开展无线电业务, 离不开无线电频谱资源。无线电频谱资源和土地资源、水流资源、矿藏资源等一样, 是宝贵的国家自然资源。《中华人民共和国物权法》第五十条规定:“无线电频谱资源属于国家所有”。这一条款从法律的角度明确了无线电频谱作为国家资源的属性。虽然无线电频谱资源看不见、摸不着, 但就像建造高楼大厦需要土地资源, 发展工业需要矿物资源, 人类生存需要水资源一样, 各种无线电业务的开展必须有频谱资源的支撑, 对此人们应该加倍珍惜和科学利用有限的无线电频谱资源。而要保证各种无线电业务的顺畅运行, 也离不开良好的空中电磁环境。
如果不依法设置无线电台站和使用无线电频率, 就会扰乱空中电波秩序, 造成相互干扰、引发事故。只有保持电磁环境的和谐、有序, 各种无线电业务才能顺利开展, 合法电台和用户的权益才能得到保障。多年来, 我国各级无线电管理机构工作者积极进取, 开拓创新, 科学管理无线电频率, 有效维护了空中电波秩序, 保证了丰富多彩的无线电业务顺利开展和运行。
随着社会信息化进程的推进, 无线电技术仍在不断发展, 无线电应用还将进一步拓展、深化。为推动经济转型升级, 实现“中国梦”, 无线电也将发挥重要而独特的作用。今天, 在第三个世界无线电日到来之际, 我们共同倡导:珍惜频谱资源, 保护电磁环境, 让无线电把人们的生活变得更加美好。
频谱保护 篇2
近年来, 伴随着无线技术的快速发展, 智能手机、平板电脑等设备使得移动信息接入逐步成为我们生活的中心。未来, 无线频谱接入将成为全球经济增长和技术引领的重中之重。从2008年到2011年, 全球移动数据连续四年实现翻倍增长。到2020年, 全世界连接到移动网络的设备数量预计增长到500亿。届时, 无线技术将扩大和催生更多的无线业务, 在全球将产生约4.5万亿美元的经济收益, 从而使得无线频谱的商业接入产生空前的需求。频谱的短缺会影响美国工业在世界范围内的竞争力。
为了提升美国经济竞争力, 创造就业机会, 激发创新, 加强国防, 总统奥巴马于2010年发布了“释放无线宽带革命”计划。该计划要在10年内将腾出500MHz频谱, 用于商业的移动和固定无线宽带业务。但美国国家和电信管理局 (NTIA) 研究发现, 清除现有业务系统, 重新分配联邦频谱 (联邦频谱是指有国家电信和信息管理局管理的美国联邦政府及各分支机构的用频) 是不可行的, 这会带来高成本开销、漫长的执行时间, 甚至影响现有联邦业务系统的运行。仅在1755~1850MHz回收95MHz频谱就需要耗费10年时间和180亿美元。
现今的频谱短缺, 是由于频谱未被充分管理所造成的。如果美国扩大对联邦频谱的管理范畴, 使频谱变得可重复使用或可经常性的重新发放执照, 便可以将频谱资源从稀缺变为富足。另外, 现行频谱细碎的静态划分和独占使用方式也导致了频谱使用的低效和人为稀缺性。
针对美国频谱使用现状, 弥补现行政策的不足, 有效解决“频谱短缺”问题, 促进美国经济发展和确保世界领先地位, 美国总统科技顾问委员会 (PCAST) 提出频谱高速公路计划, 该计划预计可以使现有频谱容量扩大10 0 0倍。
二、频谱高速公路概念
频谱高速公路计划是确定1000MHz的联邦频谱, 通过改善频谱管理手段, 实施新的频谱结构和无线电系统架构, 使不同无线业务在一段频谱内形成动态共享, 从而极大提高频谱的使用效率。
将无线通信和公路运输做类比, 宽带频谱可看作高速公路, 不同无线业务可看作是在高速公路上行驶的车辆 (如“联邦政府车辆”和“商用车辆”) , 频谱动态共享可看作机动车可以从一条车道切换到另一条车道。频谱管理系统可看作交通规则和指挥系统, 不同无线业务应遵守一定的管理规则, 才能避免碰撞, 有效共享。例如, 可以设置“无线信号灯”管理频谱接入, 另外出于国家和公共安全方面的考虑, 也可限定政府使用优先于商业使用。
根据美国频谱现有业务分配情况、频谱属性以及传播特性, PCAST建议选用2700~3700MHz的联邦频谱建立第一个频谱高速公路, 并以3550MHz~3650MHz作为验证频段。
频谱高速公路与国家宽带计划不同的是尽量保证现有无线业务不发生改变, 其他业务通过新的管理机制有秩序的接入使用。其重要特征为频谱的共享使用而不是独占, 通过大的频带划分, 使其可容纳各种兼容性应用以及各种适合宽带的新技术应用。
三、频谱高速公路的基本理念
要实现1000MHz联邦频谱的共享的频谱高速公路, 首先是将现在联邦频谱小而精的划分方式改为百兆赫兹级以上的大带宽的划分。这样可以更容易使频谱共享形成规模, 但需要各联邦机构的参与合作;其次需要建立等级接入制度和频谱接入系统, 以保障联邦业务系统不发生改变, 并使不同等级的无线业务形成有效共享, 扩展频谱容量;再次, 还需要确立接收机管理框架, 逐渐提高用频标准, 提高邻频带的可用性;最后, 为支撑频谱高速公路计划, 现有简单计算频谱效率已不再适用, 需要一种更全面的评估频谱使用的方法, 注重频谱使用的实际效益。
1. 频谱结构转变
为实施频谱高速公路计划, 实现宽带频谱动态共享, 需要新的频谱结构支撑 (见图1) 。
首先, 实现频谱共享要求频谱结构向大频谱带宽的划分转变, 并将频谱使用作为系统工程, 而不能将频谱活动进行细致分类。新的频谱结构的调整将有助于解决由于缺乏宽带频谱而无法研制大带宽、低功耗设备的问题。从而促进相关新技术的实现和应用。反过来, 此类新技术的不断涌现又会进一步促进新的频谱结构的形成。此外, 宽带频谱还有助于可以减少邻道干扰, 保持邻道的兼容性。
其次, 提高频谱利用率要求频谱结构向高频段、微小区转变。由于高频率对空气和建筑物的穿透性较差, 因此适合小范围的传输覆盖。而微小区的部署使得给定频谱更加容易实现空间复用, 并且微小区也更适合现代的收发一体的通信设备。虽然微小区需要更多的设备, 但是随着无线设备功耗的下降以及数据速率的增长, 这将不再是问题。
Wi-Fi的迅速崛起证明了新的频谱结构的诸多优点。首先是对干扰的容忍度的提高, 即在同一区域可以同时存在很多独立的Wi-Fi网络。尽管干扰对每个网络存在一定的影响, 但是与整体吞吐量的提升程度相比, 这种影响微乎其微。其次是宽的带宽可以提供更高数据速率。Wi-Fi的带宽需求从最初的20MHz增长到160MHz, 其数据传输速率也随之不断增长。
如何在新的频谱结构中实现共存, 需要详细的分析系统, 根据业务需求分类, 并考虑接收机和发射机特性, 为新进业务分配最合适的频带。另外从技术角度上, 可从地理空间、时间、码空间、极化和方向性等方面来实现共享。这些参数可以根据不同的行为进行调整, 最大化效率或其他优化目标。
2. 等级接入方式
为了使现有业务占用的频谱不产生变化, 就需要通过动态频谱共享技术来管理频谱。这里将介绍三层等级频谱使用模型 (见图2) 。
(1) 联邦主用户接入 (Federal Primary Access) :传统的联邦用户拥有最高的优先级, 需要在数据库登记其部署情况, 保障其不受来自其他系统的有害干扰。联邦主用户在实际使用时具有独占权, 但不能排除阻止其他联邦或个人用户的使用。
(2) 次用户接入 (Secondary Access) :次用户的优先级在联邦主用户之后, 这类用户在特定的区域拥有短期的频谱操作权利, 并被保护免受其他次用户接入的干扰。为了取得授权, 次用户必须在数据库进行登记。这些次用户可能需要付费, 并且可以使用高功率进行传输, 保证一定的服务质量。
(3) 一般授权接入 (General Authorized Access) :一般授权用户具有最低的优先级, 依赖于不同的策略, 他们的接入方式可能需要感知开放的频谱, 并在数据库进行登记。当在一个特定频段和区域内没有联邦主用户和次用户接入登记使用时, 一般授权用户才可接入。当与主用户和次用户产生突出时, 一般授权用户有义务腾出频谱使用权。一般授权接入设备应具备多频段操作能力和动态频谱选择功能, 当某一频段不可用时, 设备可以在不同的频带间切换, 以保证其正常的工作。一般授权用户只允许低功率发射, 但是不需要付费。
3. 频谱接入系统
为实现等级接入模型, 需要建立频谱接入系统 (SAS) 。联邦频谱接入系统, 作为信息和控制交换所, 记录各频段用户注册和使用情况, 并通过它决定联邦主用户、次用户及一般授权用户的在共享频段的接入和使用 (见图3) 。
当用户要共享联邦频谱时, 首先要通过与管理数据库通信进行注册, 然后统一协调, 完成频谱指配, 设备授权和发射允许。其优化原则依据给定区域的整体的频谱使用效率, 但是也要考虑联邦用频的优先权。
联邦主用户和次用户通过向SAS注册来获得干扰保护。主用户和次用户的列表应该实时更新, 并公开透明。各用户需要周期的与数据库进行通信, 更新注册信息, 并确保SAS不会错误判断设备的接入可能性。
SA S的核心是数据库, 它应该包含的信息有:频谱占用的时间和位置信息、信号参数 (如功率和带宽) 、特定地点的约束、接入的价格等。
频谱高速公路的实现是复杂的, 需要尽量确保联邦用频不受牵连, 这包括研究干扰限制、联邦优先权、频谱分配程序、新兴的联邦系统的保护以及执行机制等。总之, 要想使联邦用户和商业用户之间的频谱共享更加有效, SAS必须建立明确的规则来管理频谱, 当设备受到禁止发射的信号时, 必须有能力立即关闭其射频发射。
4. 接收机管理
传统的频谱管理主要集中在规范发射机的特性上, 但实际上接收机的性能同样也限制了频谱的使用。接收机不仅可以接收到目标频带内的信号, 而且还对邻频带信号作出响应。接收机性能不好可能会引起信号交调, 产生带内假信号, 导致接收机失谐, 即接收机过载或减敏。因此, 接收机的性能在一定程度上会限制邻频带信号的活动。
最近, 美国出现了一些由于政策或技术问题导致的信号干扰的案例。美国政府不得不进行频谱交换, 允许了频谱拍卖之外的频谱使用权的购买行为。为了减少Nexte蜂窝基站对公共安全频段的影响, 在公共安全方面作出了巨大的投入。由于使用了卫星频段, GPS系统接收机导致了光立方计划的停滞。FCC (Federal Communications Com m ission) 相关报告展示了更多复杂的例子, 这些都表明了接收机性能是影响新业务频谱接入的主要问题。
由于过去频谱使用情况不紧张, 不要求各业务系统的频谱离太近, 邻道信号导致的接收机干扰问题很少。如果现在不正视接收机干扰问题, 类似于光立方这样干扰情况会逐渐增多, 解决接收机干扰问题时十分必要的。
为了刺激无线领域的创新和投资, PCAST提出一种接收机管理框架, 这种框架不会对接收机造成过多的成本, 而是给出有害干扰的定义。对于要接入现有美国联邦系统相邻频段新系统, 提供清晰明确的干扰要求。这个框架可以让设备厂商在满足干扰要求的条件下, 自由选择适合他们设备的频段。限制低性能接收机对有害干扰的索赔的这一规划方式的改变, 是对现行发射机管理方式的必要补充, 这个补充的目标不是避免有害干扰, 而是决定谁来承担干扰的责任。
干扰门限可定义为频率和空间内的场强, 如图4所示。在给定频率和空间内, 只有当有害干扰超出指定的干扰程度时, 被授权者才可以投诉和索赔。在没有给出干扰门限的频率和空间中, 不提供干扰保护和索赔。
设定接收机干扰限制, 即描述有害干扰条件, 可以使新的无线系统提前预估在给定的频段上部署发射机的成本。接收机干扰限制也能确保邻频带的未来可用性。在联邦频谱内, 接收机的干扰限制可被预先设定, 这样现存的联邦无线系统无需做任何改变, 因此对现存系统不会造成任何影响。为了改善频谱使用效率, 随着新设备的出现, 可以不断的提高接收机干扰的门槛, 不符合要求的旧设备也会随之淘汰。
5. 频谱使用效率的度量
很多测试表明, 即使是在拥挤的城区, 绝大部分频带 (3.7GHz以下) 的频谱占用度也小于20%。频谱容量应该从时间维度上被充分利用, 为了支撑新的频谱共享计划, 灵活使用回收的频谱, 标记未充分利用的频谱, 需要一种能够评估频谱使用效率的度量方法。在新的频谱结构下, 简单的衡量频率效率已再适用, 新的度量方法要衡量频谱使用的实际效益。在影响频谱使用的相关因素中, 如传输速率、传输覆盖范围、排他性干扰等, 这些参数都只能反应频谱使用的一个侧面, 而新方法应综合考量所有因素。
通过这种度量方法, 不仅能知道用户如何完成通信, 而且要知道通信中是否会妨碍到其他用户。换言之, 度量应该平衡考虑频谱使用的质量和机会成本。这种度量不仅可以定量分析比较同一频谱中的不同系统的频谱使用情况, 也可以分析给定系统在不同频段的适用度。对于有益的行为或有效的调制机制, 通过技术手段实现的度量方法应给予激励。
PCAST给出了一种可能的有效性度量的频谱使用的方法, 该方法考虑了通信容量、通信范围、干扰范围、时间和频谱的排他性等方面。其公式如下:
式中, 表示频谱有效性, 它与数据传输的通信范围、占用频谱, 区域, 时间以及排他性有关;R (n) 表示用户n的实际通信范围;D (n) 为用户n的数据通信数据量;I2 (n) 为用户n的干扰范围, 在该范围内其他用户的通信将被阻止;T (n) 为用户n的实际通信时间;S (n) 为用户n实际独占的频谱;k为在特定的频段和区域总的频谱用户的个数。利用上式可以比较单蜂窝小区和Wi-Fi节点服务的有效性, 可以很好地解释为什么Wi-Fi是更有效的频谱使用方式的原因, 尽管它在覆盖性方面有限。
度量方法的重要性远超出工程应用和设计无线电设备的范围。公式中的每一因子都需要政策、投资和管理决策所驱动。这种度量表明无线宽带的解决办法是一个十分复杂的问题, 而不是简单的腾出专用频带那么简单。
度量要强调频谱重复利用的影响, 这是发展可扩展的无线网络的基础。发展越来越大范围的频谱分配无论是从频谱还是从服务角度都更加有效。
四、结束语
联邦频谱为美国应对频谱需求指数增长问题、在世界范围内确定频谱共享技术领先地位提供了独一无二的机会。而实现联邦频谱共享的基石是创造大划分范围的频谱。PCAST的报告表明存在开放1000MHz共享联邦 (非联邦) 频谱实现微小区低功率二次接入或一般授权接入的可行性。频谱可用性的扩张可以刺激企业在技术、设备和应用服务等方面的投资, 拉动二次接入设备和一般授权设备的设计和制造, 促进动态频谱接入, 最终实现联邦频谱潜在频谱容量的激增。
目前, 我国已划分的频谱资源的利用率也较低。随着无线技术和业务日新月异的发展, 我国频谱资源的紧张形势将会逐渐凸显。如何解决未来我国频谱资源需求激增的问题, 我们可以借鉴频谱高速公路计划中的管理方法和理念, 结合我国频谱使用情况, 进行相关试验, 验证动态频谱共享创新模式的可行性。一旦动态频谱共享形成广泛应用, 那么在频谱监测技术、设备检测规范以及台站管理等方面都需要作出相应的改进, 以适应新的频谱使用方式。
摘要：随着无线技术发展, 无线频谱的接入需求激增与现有无线系统的频谱利用率低下形成矛盾。为了解决该矛盾, 提升经济竞争力, 美国政府提出了1000MHz的宽带频谱共享计划 (即频谱高速公路计划) 。针对该计划, 本文介绍了其新的频谱结构、频谱使用的度量方法、等级接入方式和接入系统以及基于接收机管理等方面内容。最后给出了总结, 并阐述了该计划对我国无线电频谱管理的启示。
频谱保护 篇3
自从教学风格频谱被引入体育教育领域以来,全世界范围内许多国家的教育者都认识到了它的重要意义并已在体育教育领域中广为应用(Byra,2002;Mosston&A s h w o r t h,1994,2002,2008)。从概念上而言,教学风格频谱是在上世纪7 0年代到本世纪初才被逐渐完善的(Boschee,1972;Byra&Marks,1993;Ernst&Byra,1998;Mc Cullick&Byra,2002;Mosston&Ashworth,1994,2002,2008)。从不同的教学方式角度分析,以一系列的教学风格来完善一定的理论体系成为了知识性研究的关键(Hurwitz,1985;Metzler,1983;Mariani,1970;Mc Cullick&Byra,2002;Mosston&A shworth,1994,2008;Seifried,2005)。正如Ashworth(2008)指出,“教学频谱是一个关于施教与学习行为的整体理论,也是一个对‘施教——学习’这一过程的完整理解的框架”。
莫斯顿在1994年不幸辞世,他的长期合作者萨拉·阿什沃斯,一位卓越的教授、体育教育教学领域的专家与引领者以及闻名全球的体育专业教科书《Teaching Physical Education》INTERNET首版(2008)的版权所有者。是她延续了对教学风格频谱理论的描述与研究。不仅如此,她还在1980年至2010年间,在美国、加拿大、欧洲(8个国家)、中东和中国台湾地区设立了大量的研讨班。
正如很多研究者所指出的那样,在体育教育教学体系中是不存在一个单一的、完美的教学方法的。对频谱教学风格作用的证实一直是教育学调查研究所关注的主题(Byra&Jenkins,2000;Gerney&Dort,1992;Mc Cullick&Byra,2002;Mosston&Ashworth,2008;Zeng et al.2009)。研究结果表明,在体育教育教学领域,不同级别学校中的教师和研究者已应用频谱教学风格作为实现教学和行为研究的一个理论框架(Byra&Jenkins,2000;Gerney&Dort,1992;Greenspan,1992;Mellor,1992;Metzler,2000;Zeng et al.2009)。
那些教育学研究的成果提供了有价值的信息。这些信息能让教师有目的地准备和应用他们的教学方法并使之符合他们的教学目标和具有不同个性的学习者(Byra&Jenk ins,2000;Greenspan,1992;Metzler,2000;S eifried,2005;Zeng et al.,2009)。对于教师和学生而言,莫斯顿的频谱教学风格是基于教学,是一个“决策或做出决定”的链条的概念。
莫斯顿对教学中具体决定以及这些决定种类群的辨别产生了教学风格的系列,即各种具有里程碑意义的教学风格(注:我们将这一系列的教学风格译为“教学风格频谱”,有时简称为教学频谱<作者注>,每种教学风格分别迎合显著不同的学习目标。通过在每种风格中创造不同的学习经历,教学风格频谱允许学习者发展符合自己的学习方式。每一个教学情节都为学习者提供能涉及认知、社会、情感、体能和(或)道德5个发展维度的机会(Ashworth,2008)。
体育教育是一门唯一能使个体在上述5个发展维度上全面发展的课程。教学频谱中的非对立性方式(non-versus approach即:每个教与学的方式都是平等的,而并不是相互对立的),让学生成为一个学习效果的整合体。在莫斯顿的教学风格频谱中,每一种风格中的每个教学情节都有一个教育学的单元,它包含一连串的教学目标、施教行为、学习行为和教学效果(英文以O-T-L-O表示;Mosston&Ashworth,2008),如上图所示。
教学目标和效果需要具有一个主体因素和行为因素。在主体因素中包含了行进中的人和物(如,篮球投篮、排球扣球、学习比赛中的进攻等)。行为因素包括学习者身上的各种人类动作行为(如,与同伴之间的合作、自我评价和给同伴评价时的诚实、自控等)。通过主体因素和行为因素,学生就能够发展他们在认知、社会、情感、体能和道德纬度上的特性(Ashworth,2008)。
教学频谱理论的核心原理是,教学行为是由一连串的“决策/做出决定”构成的(Mosston&Ashworth,2008)。此原理可能会产生这样一个问题:什么是最好的方式去施教?基于教师和学生的各种决策行为,教学风格频谱为教师提供了多种选择,让教师决定如何施教。随着对(人类)学习性质认识地逐步提高,也已证明,在学生学习效果最大化的形式下,以教师为中心的学习方式(versus approach—即各种方法相互对立<作者注>)是没有积极意义的(Cothran&Kulinna,2003)。
教学风格频谱由11种内在关联的教学风格所组成,每种教学风格都包含着一个由教学双方形成的“决策/做出决定”结构框架。特定的教学风格是由从教师的最大化控制(命令式风格或风格A)到学生的最大化控制(自我教学风格或风格K)中显现的“决策/做出决定”地逐渐提升的过程发展出来的。莫斯顿和阿什沃斯(2008)指出,不同的教学方式适合获得不同的学习效果,继而不同的教学方式能使学习效果划归到四个发展路径上:体能的、社会的、情感的和认识的。为了选择一种教学风格,莫斯顿和阿什沃斯(2008)又指出,体育教师应当首先关注他们需要进行教学的主体,然后确定什么是需要完成的。此外,教师也需要考虑班级里的学生的情况,这样才能保证风格的选择能适合学生的发展水平(Mosston&Ashworth,2008)。如果首要的任务是对范例的模仿和需要教师形成特定的反馈,那么就需要选择风格A—E(注:E为包容式风格)。因为这些教学风格能够引出知识和技能的再生产,所以,这些教学任务中正存在着与这些风格相契合的教学表现。
莫斯顿和阿什沃斯认为发展频谱教学风格有三点原因。第一个原因与基于个人价值和经验的最佳教学方法有关。第二个原因与学生作为一个独立的个体以不同的方式进行学习具有不同的文化背景和在进入体育课程前不同的运动经验水平有关。随着体育教育活动的推进,教学对象也随之扩展,第三个原因就与教学频谱的发展有关。由于教学的理念往往是相互对立的,即一个理念与另外一个理念相对立的形式显现,而教学风格频谱正是意识到了这一点,所以,才能形成教学风格频谱的发展。
Garn和Byra(2002)指出,教学风格频谱的实现是围绕着学习者能再现(反映或重复)和产生(发现或创建)动作和知识这一理念而构建的。所有在体育教育中出现的活动都具有能采用再现式教学风格群(风格A至E)和生产式教学风格群(风格F至K)进行教学的因素。
虽然在教学频谱中的每一种风格都能发展,如:认知的、社会的、情感的、体能的和道德的诸多方面的目标,但是每种风格都注重这些目标中的一个或两个。这就意味着当面对特定的学习领域时,某个教学风格会比其他的教学风格更能让人满意他们想达到的目标(Garn&Byra,2002)。
在过去的数年中,教学风格频谱已为体育教师和研究者们提供了一系列可供选择的教学风格,和一种被学术界内广泛接受和理解的语言,一种在教学活动中的“决策/做出决定”的范例,以及指导体育教育教学研究的潜在资源(Beckett,1991;Byra&Jenkins,2000;Ernst&Byra,1998;Mc Cullick&Byra,2002Metzler,1983,2000;Zeng et al.2009)。教学风格频谱也提供了一个涵盖广泛的,旨在对“全人教育”进行教学的方式方法。在教学频谱中,教师与学生的行为受“教师—学生”这一相关关系所影响(Mc Cullick&Byra,2002)。
教学风格频谱给教师和学生带来什么样的好处。莫斯顿和阿什沃斯(2008)进而指出,教学风格频谱为教师提供了一系列的可选项目,这诸多的可选项目可以推荐给学生并丰富其学习的方式,也可以在一个学期中更为精确地满足学生的学习目的。出于这一目的,Doherty(2010)做出了这样的描述:教学风格频谱为分析一个人的教学和为适合特定的学习目的而选择的学习方式的有效性提供了合理的基础。Coates(1997)也表明,教学风格频谱强调不同风格之间的相互关联而不是各风格之间的差异性;这个强调遵循:体育教育中有效教学关注的是教学风格中存在的变量,也关注一名教师采用某一种最适合他/她自己的风格所必需的能力。而同样的形式下也许会形成这样的误解,即认为一个给定的风格是与特定的身体活动或运动技巧相联系(Coate s,1997)。通过对11种不同风格地整合,教学风格频谱允许极大程度的自由和高度肯定教师个体的创造性。通过这种方式地整合,让教学既是艺术,又是科学(Doherty2010)。
Doherty(2010)在体育教育教学中做出过深入的描述,根据学生的需要和反应,一个积极的教师应该对教学任务设置进行调整和反思。如果有能力应用莫斯顿所认定的不同的教学风格,那么,就能创造适宜的工作环境,保持良好的记录,制订高标准,使学习者更便利地进行思考和达到多方面的学习目标。这的确值得在教师的教学中认真思考。
最后阿什沃斯博士(2008)指出:“所有的教学方法或途径都试图支持一个有益于学习的教学目的。然而从‘决策/做出决定’的框架来看,教学风格频谱却是独一无二的。这一框架使对11种里程碑式的教学风格的描绘成为可能,也使每个施教与学习的选项得以实现,以及细节性的应用计划成为可能”(如在以后的章节中你将会见到的“教学情节的教案)。教学风格频谱是一个包含了一系列施教与学习选项的系统。每一种行为都具有相同的价值,即每一种行为都承担着教学的任务和目的”。这就是所谓的“Non-versus approach即非对立性方式”。这样的非对立性系统尊重一切教学理念,而不排斥其中的任何一种。
一位杰出的“频谱式”学者,Goldberger博士(2008)做出了以下的描述:教学风格频谱是一种综合性的教学理论。任何理论都基于一个理论原则尝试着对现象进行解释。在教学风格频谱中,其中需要解释的现象就是“教学”,而其中的组织性原则就是“教学能以‘决策/做出决定’的方式进行定义”。当然也存在着其他教学理论,但是没有一个像教学风格频谱那样直截了当却不失优雅华贵。你将学习到一系列的教学风格,即教学风格的频谱。在其中的每一种风格都是由做出决定的教师和学生来定义的。以每个风格所引发的学习条件而言,它们每个都是独一无二的;然而它们每个都是与一个整体,即教学风格的频谱相联系的。你将在每个风格之间的关系中发现在任何教学事务中都存在的三个基本因素:教师、学习者和内容(Mosston&Ashworth,2008:10)。
在对教学风格频谱的介绍中,我斟酌了用语的优雅。这一形容词(优雅)意味着丰富、优美和精致,也同时意味着简单和复杂共存。一个蜘蛛网和一片雪花是一个优雅的结构。正如你所见到的,教学风格频谱的确是优雅的。但是它也是实用的、直观的和人道的。直观,也就意味着它是容易操作和使用的;人道,也就是意味着它澄清和详述了我们能够进行教学的人与人之间的本质互动(Mosston&Ashworth,2008:10-11)。
简而言之,正如阿什沃斯博士所言,“教学风格频谱是一个关于教与学行为的整体性理论;一个理解教与学过程的综合性框架。在世界范围内,从20世纪60年代开始至今的频谱式教学风格的范例,已被加以研究并将继续地对其进行研究、发展和在教学实际中贯彻实施”。
周期信号频谱分析 篇4
为了直观、方便地表达信号分解后所包含的频率分量和各分量所占的“比重”, 将长度与各频率分量的振幅大小相对应的线段按频率高低依次排列, 就得到了周期信号的振幅频谱图。与此类似, 将长度与各频率分量的初相相对应的线段按频率高低依次排列起来, 就得到了周期信号的相位频谱图。
对周期信号进行傅里叶展开, 基波的频率即为原周期信号的频率。而频谱图中的谱线间隔为基波频率, 所以, 随着周期信号周期的增大, 频谱的谱线将渐趋密集。进一步分析可知, 随着周期信号周期的增大, 频谱的幅度将渐趋减小。从理论上讲, 周期信号的谐波分量是无限多的, 所取的谐波分量越多, 叠加后的波形越接近原信号的波形。谐波振幅具有收敛性, 这类信号能量的主要部分集中在低频分量中, 所以可以忽略谐波次数过高的频率分量。
对于一个信号, 自零频率开始到需要考虑的最高频率之间的频率范围是信号所占有的频带宽度。对于一般的频谱, 也常把自零频率开始到频谱振幅降为包络线最大值的101倍时的频率之间的频率范围定义为信号的频带宽度。可以证明, 对于矩形脉冲信号而言, 频谱频带宽度与脉冲时间宽度成反比。
2 实验内容与方法
2.1 单频正弦量的频谱观察
单频正弦量的频谱观察的步骤主要有: (1) 设置信号发生器为正弦波, 频率为500 Hz, 幅值为2 V。 (2) 启动仿真开关, 通过示波器观测波形。观测的波形与信号发生器设置一致后, 关闭仿真开关, 再进行傅里叶分析的仿真分析。 (3) 通过下拉菜单Simulate进行傅里叶分析。 (4) 设置傅里叶分析的参数。 (5) 设置傅里叶分析的输出节点。完成上述设置后, 可以观察单频正弦量的频谱。本例为基波频率500 Hz、幅频值约为2 V、相频值约0, 而其他各次谐波分量的幅频值和相频值均约为0. (6) 根据观察和测量, 频谱主要参数见表1.
2.2 周期三角波信号的频谱观察和测量
周期三角波形信号的频谱观察和测量的步骤: (1) 将信号发生器的波形选择为三角波, 其他参数设置不变。 (2) 仿真的操作步骤和方法与单频正弦量的频谱观察的步骤和方法相似。 (3) 根据观察和测量, 频谱主要参数见表1.
2.3 周期方波信号的频谱观察
周期方波信号的频谱观察的步骤为: (1) 将信号发生器的波形选择为方波, 其他参数设置不变。 (2) 仿真的操作步骤和方法与单频正弦量的频谱观察的步骤和方法相似。 (3) 根据观察和测量, 频谱主要参数见表1.
2.4 周期矩形脉冲信号的频谱分析与测量
实验步骤同“2.1”, 以下不再赘述。需要注意的是信号发生器的波形选择为方波, 其参数设置频率为500 Hz, 占空比为25%, 幅值为2 V, 偏移量为0。且根据所显示的频谱, 得出频谱频宽、所包含的谐波分量数量和各谐波分量之间的频率间隔, 如表2所示。同时, 要注意观察各次谐波分量幅值的变化情况。
2.5 观测脉冲信号变化后的结果
观测周期矩形脉冲信号宽度变化与频谱频宽、密度、幅度变化的关系。
信号发生器的波形选择为方波, 频率为500 Hz, 占空比为13%, 幅值为2 V, 偏移量为0.并重复“2.1”的其他操作, 测得数据见表2.
信号发生器的波形选择为方波, 频率为500 Hz, 占空比为5%, 幅值为2 V, 偏移量为0.并重复“2.4”的其他操作, 测得数据见表2.
摘要：周期信号频谱分析在信号与系统这一学科中占有极其重要的地位。满足狄里赫利条件的非正弦周期函数可以展开为傅里叶级数, 基于此事实, 以傅里叶变化作为信号分析的理论基础, 可以将非正弦周期信号视为一个直流分量与若干个不同频率的正弦分量之和。通过对频谱宽带的理解, 研究了矩形脉冲波形的变化对其频谱的影响。
关键词：周期信号,频谱,矩形脉冲,波形
参考文献
[1]吴大正.信号与线性系统分析[M].第四版.北京:高等教育出版社, 2008.
[2]樊昌信, 曹丽娜.通信原理[M].第六版.北京:国防工业出版社, 2006.
动态频谱接入技术综述 篇5
随着无线通信技术的飞速发展, 原本有限的无线频谱资源被划分给越来越多的用频用户, 致使用户可用的频谱资源日渐紧张。频谱紧缺的局面正是由传统的频谱分配方法所导致的, 传统的静态频谱分配模式将频段固定分配给用频用户, 只有被授予频谱使用权的用户才可以使用, 频谱利用率有待提高。动态频谱接入技术通过灵活利用授权用户空闲的频谱空穴, 使认知用户伺机分配到所需的频谱资源, 使频谱资源在时域和空域上得到充分利用, 提高了频谱利用率。
动态频谱接入研究现状
国外研究现状
现有动态频谱接入技术研究针对不同的研究目标, 提出了不同的研究方法。本文将多种技术通过抗干扰、提高频谱利用率、吞吐量最大化、公平性、延时性、能耗最小化、网络连通性这七个方面进行归类, 分别介绍新技术的特点, 并分析其优缺点。
1) 抗干扰
抗干扰指在有干扰的电磁环境中保障通信质量, 研究方法有:a) 2003年FCC推荐了干扰温度模型, 该方法通过制定干扰温度门限, 达到复杂电磁环境抗干扰的目的;b) A.Hoang和Y.Liang利用干扰图的方法来捕捉一对通信节点之间的是否存在干扰, 当动态干扰图上出现两个节点相连式, 可判定存在干扰情况;c) A.Hoang等利用信噪比的大小作为判断依据, 当信噪比值大于门限值时, 则判定可以正常通信, 该方法的缺点是当信噪比大于等于门限值与安全余量之和时才允许传送信息。
2) 提高频谱利用率
提高频谱利用率指将频谱最大限度地分配给认知用户, 研究方法有:a) X.Li等定义频谱效率为数据速率和信道带宽的比值, 通过最大化每个节点的发射功率以达到提高频谱利用率的目的, 该方法的缺点是会导致网络中更多的干扰;b) S.Byun等提出尽可能公平分配空闲频谱的方法, 但公平的方式并不总是达到最大化频谱利用率;c) L.Yu等提出最大化总的频谱利用率并最大化瓶颈用户的频谱利用率的方法。
3) 吞吐量最大化
吞吐量最大化指最大化网络或者单个节点的吞吐量, 研究方法有:a) X.Mao等采用节点为不合作方式的分布式频谱分配算法, 缺点是会导致在访问信道出现争用或者导致不公平;b) J.Wang等将所有节点总的吞吐量作为目标, 并可采用分布式或者集中式频谱分配算法以最大限度提高网络性能, 但缺点是会导致不公平, 使得一些节点无法传输信息;c) T.Kim等针对OFDMA认知无线网络, 通过认知节点从主用户网络借上行链路子载波上数据传输的最大化以实现吞吐量最大化。
4) 公平性
提高认知用户之间的公平性, 可以避免频谱分配的不公平现象, 研究方法有:a) S.Byun等利用集中式方法最大化每个认知用户的最小平均吞吐量, 但它没考虑高需求量应用用户的最低吞吐量的要求;b) Y.Ge等提出协同最大比例公平方法, 将认知用户根据的服务质量或不同吞吐量需求进行分组, 解决最低吞吐量的问题。
5) 延时性
延时的研究分为端到端延迟和切换延迟两种, 路由结合的频谱分配中通常需要考虑端到端延迟, 切换延迟时间是认知用户从一个频谱切换到另一个频谱的时间, 另外在切换过程中, 认知网络的发送或接收中断, 会导致在数据传输的额外延迟, 其研究方法有:a) G.Cheng通过合理的给节点分配频谱以使得路由内累积的延迟 (节点延迟与路径延迟之和) 最低;b) W.Lee提出了一个频谱决策框架, 考虑了切换延迟因素, 其目标是找到一个频谱分配方法, 将认知用户的归一化容量的总和最大化, 缺点是它使用固定宽度的频谱带, 与实际多数情况不相符;c) J.Wang提出了累积干扰和切换延迟最小化的度量, 允许权衡不同的干扰和切换延迟之间的权重, 在每一跳上分配信道和路径, 存在的问题是该方法只考虑了信道切换次数, 而不是在该路径上数据流的切换时延。
6) 能耗最小化
最小化认知用户能量消耗可以最大限度地提高总容量和最小化系统的总功耗, 研究方法有:a) S.Gao等, 提出了一个分布式频谱选择和功率分配算法, 并提出了一种分布式能量有效性频谱接入方案, 目的是最小化在所有子载波上每个比特的能量消耗, 因此目标就转换为找到次用户可选择的最佳信道数, 在保证其数据速率的要求时采用发送最小功率;b) L.Yu等提出了一种认知无线电Ad Hoc网络能量有效性频谱分配的方法, 利用信道最小化发射功率的思想, 将能量有效性问题转化为一个功率控制和信道优化相联合的问题;c) X.Li从能量有效性的角度研究了认知无线传感器网络中的信道分配问题, 提出了一种预测剩余能量的系数的方法, 但该算法并未考虑优于节点感知频谱所消耗的能量。
7) 网络连通性
为了保证用户服务质量 (Qo S) , 保持网络连通性至关重要。影响网络连通性的要素主要有通信链路使用频率、发射功率、节点距离和认知用户间干扰。针对网络连通性的研究方法有:a) A.Abbagnale等针对认知无线电Ad Hoc网络连通性的研究, 提出节点的距离、发射功率和频率选择会对网络连通性产生影响;2) Y.Li等利用图形着色规则, 提出认知用户之间的干扰对CRAHNs连通性有很大影响;b) M.Ahmadi和J.Pan建立了一个网络图, 以显示网络流量和认知用户之间的连接, 将信道分配给认知用户, 并最大限度地降低网络内的干扰。
国内研究现状
近年来国内也不断深入在动态频谱接入方面的研究, 针对不同的动态频谱接入研究目标, 提出了不同的研究策略。
以减小认知用户之间频谱共享时的干扰为目的, 贾蕴提出了认知无线电动态频谱接入的竞争与干扰规避策略, 减少认知用户的信道切换次数, 提高网络的稳定性。以能耗最小化为目的, 张旭等人提出了基于排队论的集中式频谱分配策略, 以授权和认知用户共存的复杂网络环境为背景, 基于排队论模型, 提出了一种效率高、能耗低的集中式频谱分配方案。以实现对认知网络的功率控制为目的, 张龙等人提出基于微分博弈的分布式非合作功率控制算法, 提出了一种认知网络的分布式动态功率控制方案, 控制平均功率门限, 提高认知用户通信质量。以提高认知用户吞吐率为目的, 彭晓东等人提出了一种鲁棒机会频谱接入策略, 较好的利用优质信道机会, 提高认知用户的吞吐率。
总结
本文简要介绍了国内外动态频谱接入技术的研究情况, 根据研究目标的不同将研究方法归纳分类, 并分析了各种研究方法的优缺点。可以看出, 动态频谱接入技术可以采用接近实时的频谱管理方式, 灵活分配频谱资源, 以适应不断改变的电磁频谱环境。但是现有研究方法仍存在不同程度的局限性, 因此进一步开展动态频谱接入技术研究具有较强的现实意义和应用价值。
电机振动频谱分析与处理 篇6
关键词：频谱分析,电机,振动
1. 概述
2011年年初, 济钢能源动力厂7号D1170高炉鼓风机驱动电机轴承振动逐渐增大, 影响设备的安全稳定运行。该电机为YK3500-2型3500kW异步电机, 转速2880r/min, 两端轴承都为球面滑动轴承。经监测记录, 轴承振动速度在6个月内由2.3mm/s逐渐增至6.5mm/s。电机与增速箱小齿轮通过弹性膜片联轴器连接, 小齿轮侧轴承振动基本正常, 机组其余轴承振动变化不大 (表1) 。
2. 振动分析
(1) 初步分析
经观察, 电机底座为16mm厚钢板焊接, 并用快速灌浆料灌制底座, 结构比较合理, 基础强度能够达到要求。测量发现, 电机地脚处振幅最大为0.012mm, 底座靠近电机处振幅都未超过0.01mm。由此, 底座刚度和基础松动引起振动的可能较小。
mm/s
该电机两端轴承为球面轴承, 球面轴承具有一定自动调心、减振功能, 而且对近期检修记录进行检查发现, 电机测点1、测点2的轴承间隙、紧力都在技术标准范围内, 轴承间隙分别为0.27mm、0.29mm, 轴承压紧力分别为0.02mm、0.01mm, 因此轴承本身引起振动的可能性较小。
电机与小齿轮连接使用弹性膜片联轴器, 承受不对中能力较强, 具有一定的减振、降噪能力。但分析发现, 联轴器本身较长 (1200mm) , 从而造成找正时找正杆挠度影响较大, 有可能产生一定的找正偏差, 因此中心偏差可能是造成振动的一个因素。
(2) 频谱分析
分别测取4个轴承的振动频谱, 并对振动最严重的电机非负荷端水平轴振动频谱 (图1) 进行分析。
从振动频谱图上可以看出, 50Hz为电机转速1倍频, 振动峰值为6.9mm/s, 为振动主要成分;100Hz为电机转速2倍频, 振动峰值为3.4mm/s, 为振动次要成分;150Hz以后振动峰值较小, 对振动的影响不大。根据频谱原理分析, 1倍频振动可能为旋转体不平衡造成, 2倍频振动可能为中心对中不良造成, 电机转子不平衡及中心对中不良是检修处理的重点。
3. 振动处理及效果
借高炉休风机会, 对电机进行了针对性的检修。将电机转子抽芯、清灰后, 校正转子动平衡, 平衡结果见表2。
电机转子复装就位后, 根据相关资料消除挠度对找正的影响后, 对电机与增速箱小齿轮对中进行了检查、调整及处理 (表3) 。
电机检修后联动试车, 两端轴承处振动值大幅减小 (图2) , 振速2mm/s左右, 减速箱风机振动正常。从频谱图2可看出, 1倍频、2倍频振动峰值都下降至优良指标, 说明该电机振动处理措施准确、有效。
频谱资源利用评价体系研究 篇7
无线电频谱资源是重要的战略资源。由于历史原因, 我国频谱资源管理倾向于利用行政手段。随着我国经济改革的深入, 无线电行业的快速发展, 无线电频率是一种资源的观念逐渐被大众认识。旧有管理方式与现实中频谱利用效率不均衡, 业务分布不合理等情况的矛盾越来越突出, 已经严重影响相关行业发展[1]。
世界各国都面临着频谱资源紧缺, 部分频段利用率低的问题。美国欧洲等早在70年代就开始研究频谱资源的市场化理论和方法, 现在已经形成了一套高效的市场机制。罗纳德•科斯 (Ronald Coase) 在1959年提出必须将无线电频谱视作另一种生产要素, 并且它的价值必须在自由市场上予以确定[2]。英国在2006年对无线电频谱对国家GDP的直接经济贡献进行了测算, 认为无线电频谱帮助英国的GDP每年增长1.1%, 2006年无线电行业对国家GDP净贡献370亿英镑左右, 占英国全国GDP的3%[3]。自2000年至今, FCC先后主持完成大约8次频谱拍卖, 频谱资源使用权逐步从广播电视公司转移到移动业务用户。其中规模最大的2008年组织的拍卖, 共发放了1090个执照, 获得195.9亿美元的收入。通过补偿产业转移, 用价格手段调控产业分布, 美国通过频谱资源市场化实现了频谱资源的优化配置。经济学理论和实践都证明市场手段可以提高频谱利用效率。
市场形成的核心是价格的认定。基于双方都认可的价格是交易形成的前提条件。资源属性, 现状, 未来的发展趋势都反映在价格的变动上。而价格是价值的外在表现。因此资源的价值评估成为市场双方的平衡点。在市场化体系下, 频谱资源的价值评估涉及频段本身的物理特性, 技术上的利用情况, 未来发展预期以及宏观经济影响等[4]。
相对于其他自然资源可以直接利用, 频谱资源主要通过传递信息间接产生价值, 因此具有一定的特殊性。其用途多种多样, 用于国防安全以及公共服务等业务的频谱资源并不适合市场化。对这部分资源, 可以从技术和可持续性角度评价其使用状况。
建立一个能够量化评价市场化和非市场化用途频谱资源利用的指标体系, 可以为频谱资源的管理者, 使用者提供客观的依据, 指导频谱的市场化和实际使用, 促进频谱科学分配, 提高频谱使用效率。本研究对国内外频谱资源的市场化进行广泛研究, 提出技术、经济、可持续性和宏观经济影响指标, 以分析特定频谱的使用情况。
1 频谱资源利用的评价指标体系设计
频谱资源具有有限性、非消耗性、无边界性和易污染性, 是一种不具备有形实体的资源。频谱资源的用途多样, 涉及国防, 公共服务等领域, 这些特点使得对频谱资源的利用评价不同于土地和水资源等有形资源, 不仅要考虑资源本身特点, 同时必须结合技术与经济, 现实与发展, 从多个角度客观, 可量化的评价频谱资源的利用情况。
参考国内外研究, 总结建立频谱资源利用指标体系的原则有四:覆盖性, 特征性, 可比性, 导向性[5]。指标体系设立应在内容上覆盖各个方面, 包括技术指标, 价值指标, 管理指标等[6]。由于无线频谱资源具有自身的特点, 具体到地点、时间等细节会体现出不同的特性。所以要求体系必须能够体现频谱资源的特点。指标应具有可比性, 数据可以获得并且进行对比分析。指标体系应具有导向性, 指导资源利用健康发展。根据指标体系建立原则, 指标模型融合价值和技术两个维度指标, 同时结合现代市场特点, 考虑资源的可持续发展和对宏观经济的影响建立。
综上所述, 指标体系分为四部分:技术指标, 经济指标, 可持续性指标和宏观经济指标。根据频谱用途, 将其分为市场化部分和非市场化部分, 划分依据是是否产生可直接量化的经济价值。市场化部分四个方面指标都要衡量, 但是某些指标计算方式不同。非市场部分只考虑技术, 部分可持续指标, 经济部分和宏观经济影响指标无法量化。
i.市场化部分:
划分标准:频谱为该行业带来直接经济效益, 主要产品或服务以无线电为载体
用途:公共移动通信, 卫星通信, 无线电广播行业。
划分标准:频谱为该行业带来间接经济效益, 可以提高生产率或者避免损失
用途:海洋渔业, 安全生产, 港口, 铁路, 水利监测等。
ii.非市场化部分:
划分标准:频谱使用的经济价值无法直接量化
用途:气象监测, 民用航空, 国防, 社会活动, 战备灾备, 科研, 业余爱好者
技术指标
以往的频谱资源利用评价的技术指标从频域、时域、空域、码域四个角度评价频谱的使用情况。码域评价实质上是在同等利用条件下, 评价不同调制技术 (模拟、数字) 对频谱的利用效率。此外, 在实际的频谱管理中还需要考虑空中秩序问题。结合传统技术指标和秩序因素, 模型的技术指标从空域、频域、时域、秩序、技术 (码域) 五个角度设计, 意在从技术角度评价频谱的利用。技术指标是指标体系中最基本的指标。
经济指标
单纯的技术指标对频谱利用情况的反映过于片面, 在频谱资源经济价值和稀缺性越来越凸显的形势下, 需要将频谱的经济价值纳入考虑范围。采用现代市场体系框架, 引入经济学理论, 把频谱资源作为现代市场中的一个要素进行评价。按照供求关系设计评价频谱资源价值指标。
可持续指标
和其他自然资源一样, 频谱资源也有可持续发展的问题。由于通信技术发展十分迅速, 频谱用途增加, 分配的不合理等原因, 目前全世界都面临着频谱资源紧张的问题。很多国家不得不收回一些频谱重新进行分配, 过程中产生一系列纠纷, 并且导致时间、效率的浪费。借鉴美国频率储备的思想以及土地市场化过程中土地储备, 保护耕地林地的可持续发展理念[4], 加入可持续性发展指标, 意在从资源本身说明总量, 存量, 利用难度和利用价值的高低, 包括产业转移的时间成本, 充分考虑技术和经济发展的因素, 给未来频段业务的部署以及市场化和非市场化频谱的划分提供参考依据, 这样可以一定程度上避免今天频谱分配面临的种种困境。
宏观经济指标
在信息时代, 无线电行业对国民经济的影响越来越大。模型加入宏观经济指标, 从宏观经济角度说明电信行业之间, 电信行业和其他行业的相互影响。通过宏观经济指标, 可以把握频谱资源对国民经济的影响。
以上是从技术, 经济, 可持续性和宏观经济影响角度评价频谱资源利用情况。其中涉及技术、管理、经济等多个维度。频谱的利用情况要依靠这些多维度参数才能完整的体现。根据频谱的不同用途, 频谱分为市场化部分和非市场化部分, 市场化部分频谱分为直接产生经济价值和不直接产生经济价值两部分, 对以上频谱设计不同的公式来计算其中成本和收入指标。
市场化频谱的经济和可持续性指标中的收入和成本, 根据直接或者间接产生经济价值, 计算方法不同。
对于频谱使用带来直接经济价值行业:运用成本收益法计算频谱价值, 思路是频谱的价值是收入减成本[7]。
其中收入和成本分别对应企业财报“收益表”或者“损益表”中的收入支出项。
对于频谱使用带来间接经济价值行业:此类行业一般频谱用来提高生产效率, 或者预防安全事故。
f (X, i) =效率提升价值+避免安全事故损失价值 (2)
其中, f (X, i) 代表频段的经济价值;X表示影响频谱价值的各个变量;i表示第i年;r表示贴现率, 固定值;n表示牌照使用年限, 固定值;S表示staff, 人员费用;D表示device, 设备费用;L表示left, 残值;Y表示规定使用年限, 固定值;F表示fee, 频率占用费;N表示效率提升后新的每年产量;OLD表示旧的每年产量;表示单件产品平均单价;O表示operate, 运营费用;F表示fee, 频率占用费;Pn表示每一年事故发生n次的概率;表示平均单次事故损失。
对于非市场化的频段:无法量化其收入。成本用公式 (3) 确定:
其中, f (X, i) 表示频段成本, X表示影响频谱价值的各个变量;i表示第i年;r表示贴现率, 固定值;n表示牌照使用年限, 固定值;S表示staff, 人员费用;D表示device, 设备费用;L表示left, 残值;Y表示规定使用年限, 固定值;F表示fee, 频率占用费。以上项目在账目中有对应科目。
2 宁波地区特定频段利用评估
数据来自宁波市无线电管理局, 宁波统计局等。
分析以上两个技术指标表可以发现, 宁波地区台站增长率15%与宁波国民生产总值16%基本一致。台站分布和地区经济发展相关性高。不同频段在不同时间内的占用率差别很大。采用不同的技术利用同一段频谱, 效率相差极大。说明宁波地区频谱存在利用率不均衡情况。
对比经济指标, 用于广播电视的频谱单位平均收入和投入产出比低于用于公共移动通信频谱。结合技术指标对比, 说明广播电视频段利用率和经济价值都低于公共移动通信频段, 需要采取措施促进该频段充分利用。
可持续性指标因为涉及新技术的开发, 产业规划和转移等不确定因素很多, 暂时无法进行量化分析。
通过对比指标A, 发现中国移动收入增长率低于行业平均水平。连续三年电信业收入占全国GDP约2.1%, 频谱在通信和广播行业中的贡献值增加1%, 该年GDP会增加0.99, 具有显著的连带效应。
3 结论
通过设计多维度, 可量化的频谱资源利用评价指标体系, 从技术, 微观经济, 可持续性和宏观经济影响角度评价频谱资源利用情况。所有输入数据可以通过无线电监测, 地理信息监测以及企业经营财报得出, 确保数据的可获得和可比较。最后采用宁波地区数据对模型验证, 说明评价指标体系可以说明频谱利用的程度和问题。
这一评价指标体系的优点首先在于评价内容全面。突破传统的单纯技术指标局限性, 首次引入经济和发展评价维度, 符合我国资源市场化的经济改革趋势和现阶段发展不平衡的实际;其次是计算成本低, 所有指标都可以通过公开数据计算获得;再次是打破频谱应用主体限制, 可以对不同用途, 行业, 地区和时间的频谱资源进行比较。
实际应用时, 评价指标体系可作为市场化频谱资源定价, 或非市场化频谱资源利用效率提高提供有效工具。譬如在将特定频谱资源推向市场前, 可以通过本评价指标体系对其应用现状和发展潜力进行评估, 为定价提供基础参考;或者在现行行政审批模式下, 对将指配频谱资源提出利用阈值, 要求用户使用需符合利用阈值标准, 然后定期跟踪资源利用指标, 实现已指配频谱资源利用效率的动态管理。
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