随着第六代移动通信技术（6G）向天地一体化全域覆盖的目标迈进，星地通信成为实现全球无缝连接的核心支柱。然而，大规模低地球轨道卫星（LEO）部署带来的频谱资源稀缺与高动态信道环境（如多普勒频移、快速时变信道）的叠加效应，严重制约了频谱感知技术的精度与效率。动态频谱感知技术可实时探测频谱空穴、提升系统的整体频谱利用率，但在多卫星覆盖场景下易因感知盲区引发同频干扰，同时也且难以应对卫星高速运动导致的信道状态剧烈波动，引发检测概率显著下降。上述问题已成为制约6G天地一体化网络规模化部署的关键瓶颈之一。

针对以上挑战，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）智能信息中心胡宏林/徐天衡研究员团队，提出一种面向星地通信下行链路的弹性频谱感知技术，通过动态分区域感知与自适应切片融合机制，尤其适用于低轨卫星网络在高动态信道下实现频谱资源的高效利用与干扰抑制。相关研究成果以Elastic Spectrum Sensing: An Adaptive Sensing Method for Non-Terrestrial Communication under Highly Dynamic Channels为题发表于通信领域期刊IEEE Transactions on Wireless Communications。

图1.不同区域中LEO卫星传输下的频谱感知模型

研究团队设计了多层LEO卫星协同架构，其中主卫星为高轨静态用户，次卫星为低轨动态用户，结合循环延迟分集技术嵌入信号特征标签，通过接收端特征值与动态阈值比对，实现频谱占用状态的精准判断，在此基础上创新性地构建了“静态-弹性-刚性”多区域联合感知框架，基于卫星轨道高度差、相对速度及波束覆盖范围，将感知区域划分为三类：静态区（信道稳定，采用传统特征检测）、弹性区（中等动态，引入切片感知）和刚性区（极高速动态，优化子窗口融合）。通过理论推导得到了各区域虚警概率与检测阈值的闭式解，并依此提出基于多普勒频移与相干时间的动态切片算法。具体而言，在弹性区与刚性区，将长感知窗口分割为多个子窗口，分别提取信号特征并叠加融合，有效抑制噪声干扰，同时利用信道动态性带来的分集增益提升检测性能。实验表明，在信噪比为-10 dB至-5 dB的典型高干扰场景下，该技术可将虚警概率稳定控制在0.1的典型阈值水平，且较传统方法平均提升检测概率28.3%，整体显著优于现有方案，展现出较强的鲁棒性，为星间同频干扰抑制提供了新方向。

图2.所提技术在多种典型条件下的检测概率性能曲线

研究工作由中国科学院上海高等研究院牵头，联合了国内外多家高水平科研团队协作完成。论文第一作者为智能信息中心徐天衡研究员，通讯作者为上海高研院兼职研究员/上海大学微电子学院副院长周婷教授。此外，北京科技大学智能科学与技术学院院长张海君教授团队、加拿大哥伦比亚大学Victor C.M. Leung院士团队等，在研发过程中给予了重要支持和帮助。本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市6G重点项目、北京市自然科学基金和中央高校基础研究基金的资助支持。

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10897315