卫星与地面融合网络的动态频谱共享机制设计

高 鹏 1 王洪涛（通讯作者）2

1. 中兴通讯 广东省深圳市 518057 2. 新疆维吾尔自治区和田地区 848000

摘要：针对星地融合网络中低轨星座扩展引发的频谱需求强突发与跨区域迁移问题，本文提出一种面向动态频谱共享的机制设计与评估框架。机制以认知无线电为统一底座，构建卫星侧混合检测与地面侧干扰测量的多源感知流程，在边缘节点完成时间对齐与可信融合，形成包含空闲率、干扰水平与链路质量的状态向量，并引入频偏补偿与置信度标注以提升非平稳场景下的状态一致性。在此基础上，将频谱分配建模为马尔可夫决策过程，采用 Q-learning 实现频段选择与功率谱密度上限的联合决策，通过干扰裕度可行性过滤、切换代价约束与置信度缩放抑制误判驱动的激进行为。同时设计 MAC 与网络层协同策略，将频谱结果映射为接入控制参数与路由度量以提升端到端稳定性。仿真结果表明，所提机制频谱利用率达到 85%，较静态分配提升 25%；系统吞吐量达到 120 Mbps，较随机分配提升 30%；端到端传输延迟收敛至 150 ms，较静态分配降低 20%。结果验证了该机制在频谱复用效率、业务承载能力与时延控制之间的综合优势。

关键词：星地融合网络；动态频谱共享；频谱感知与状态评估；Q-learning；跨层协同