無(wú)線(xiàn)電頻譜作用因素探究

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本文作者：王慧賢、呂廷杰、謝飛波、王琦 單位：北京郵電大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

本文主要通過(guò)文獻(xiàn)閱讀和專(zhuān)家訪(fǎng)談得到了頻譜價(jià)值影響因素。選擇頻譜價(jià)值影響因素來(lái)定義頻譜空間是十分重要的，這樣不僅可以將每段頻譜都定義到一定的頻譜空間上，而且對(duì)于無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值的測(cè)度也十分有用。國(guó)外許多學(xué)者提出不同的頻譜空間維度的定義，一般都是采用N-維空間的模型，尋找無(wú)線(xiàn)電頻譜的影響因素，構(gòu)建一個(gè)各維度相互正交的無(wú)線(xiàn)電頻譜構(gòu)成模型。Devanyetal提出了基于時(shí)間、地理區(qū)域和頻帶三個(gè)維度的頻譜空間，認(rèn)為可以通過(guò)這三個(gè)維度劃將抽象的無(wú)線(xiàn)電頻譜劃分成一個(gè)個(gè)具體的頻譜立體空間［1］;EvanKwereletal基于Devany的劃分框架，引入“頻譜應(yīng)用”這個(gè)新的維度，從而形成一個(gè)四維頻譜模型［2］;Mathe-son從頻率、時(shí)間、空間位置、接收角度等方面對(duì)對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻譜進(jìn)行研究，提出了無(wú)線(xiàn)電頻譜的七維模型———頻率、時(shí)間、空間位置、接收角度、偏振現(xiàn)象、調(diào)制方式等［3］。Horne認(rèn)為頻譜的基本維度包括功率、頻率、時(shí)間、空間(包括位置和信號(hào)方向)和信號(hào)(包括極化和編碼/調(diào)制)［4］。Tonmukay-akuletal從地理空間、時(shí)間和頻率(信號(hào)方向和發(fā)射特征)三個(gè)維度分析頻譜的信號(hào)與信道［5］。ITU關(guān)于頻譜收費(fèi)的報(bào)告中將頻譜費(fèi)用制定時(shí)需要考慮的因素分為頻譜相關(guān)變量、地理覆蓋相關(guān)變量、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)變量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)變量四類(lèi)。國(guó)內(nèi)外頻譜相關(guān)文獻(xiàn)及ITU報(bào)告中頻譜收費(fèi)的研究為本研究奠定了基礎(chǔ)，對(duì)于本文頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系的構(gòu)建具有重要的借鑒意義。綜合已有研究發(fā)現(xiàn)，目前研究成果大都是從定性的角度研究頻譜空間的構(gòu)成維度或頻譜收費(fèi)需要考慮的因素。本文將在已有研究的基礎(chǔ)上，采用因子分析法對(duì)頻譜價(jià)值的影響因素進(jìn)行定量研究。此外，時(shí)間、地理區(qū)域和頻率是目前學(xué)者們公認(rèn)的三個(gè)頻譜空間構(gòu)成維度，而信號(hào)方向、發(fā)射特征、接收角度、天線(xiàn)高度等其他維度均屬于技術(shù)層面的因素。受此啟發(fā)，本文借鑒前期研究中的三個(gè)頻譜空間維度，并在對(duì)技術(shù)層面的因素進(jìn)行綜合的基礎(chǔ)上，提出“技術(shù)”這個(gè)頻譜空間維度，從而將無(wú)線(xiàn)電頻譜的空間維度拓展為頻率、時(shí)間、地理空間與技術(shù)四個(gè)維度。同時(shí)，這四個(gè)維度也將無(wú)線(xiàn)電頻譜的基本物理屬性和經(jīng)濟(jì)屬性包含在內(nèi)，能夠明顯區(qū)分處于不同空間的無(wú)線(xiàn)電頻譜，它們從不同的維度共同決定了一定時(shí)空范圍內(nèi)的一個(gè)頻譜塊的價(jià)值，因此也是決定無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值的主要因素。

在無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值測(cè)評(píng)維度確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)專(zhuān)家訪(fǎng)談確定了各個(gè)維度的下級(jí)測(cè)評(píng)指標(biāo)，為最終無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。為保證訪(fǎng)談結(jié)果的有效性，選擇了對(duì)頻譜價(jià)值有一定了解的業(yè)內(nèi)專(zhuān)家作為調(diào)研對(duì)象。具體包括國(guó)家無(wú)線(xiàn)電管理局相關(guān)專(zhuān)家和頻譜使用行業(yè)、企業(yè)等相關(guān)部門(mén)的技術(shù)人員和管理人員(民航、鐵路、移動(dòng)通信企業(yè)、氣象等部門(mén))。通過(guò)對(duì)相關(guān)專(zhuān)家的訪(fǎng)談，從中歸納出了一些無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值的影響因素:牌照使用期限、頻譜分時(shí)段使用、自然條件、室內(nèi)或室外、可用頻段是否連續(xù)對(duì)稱(chēng)、使用條件、擴(kuò)頻通信技術(shù)、編碼技術(shù)、多址技術(shù)、智能天線(xiàn)、蜂窩網(wǎng)技術(shù)、接入技術(shù)、分集與均衡技術(shù)、抗干擾技術(shù)、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)、自適用技術(shù)、自組織技術(shù)、廣播技術(shù)、傳輸技術(shù)、組網(wǎng)模式等。這些因素作為本文理論分析所形成的頻譜價(jià)值影響因素的重要的修正和補(bǔ)充，對(duì)頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系的建立起到了重要作用。

初始指標(biāo)體系構(gòu)建

借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)和方法，本文初步擬定從時(shí)間、地理位置、頻率和技術(shù)四個(gè)維度來(lái)測(cè)評(píng)頻譜價(jià)值影響因素;并根據(jù)頻譜價(jià)值的自身特點(diǎn)及專(zhuān)家訪(fǎng)談的結(jié)果，確定每個(gè)測(cè)評(píng)維度的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)。下面將具體介紹各個(gè)測(cè)評(píng)維度及其下級(jí)指標(biāo)的含義，并在此基礎(chǔ)上建立初始指標(biāo)體系。

時(shí)間因素包括頻譜牌照的期限和分時(shí)段使用兩個(gè)指標(biāo)。牌照期限指的是牌照分配的頻譜使用期限。不同的技術(shù)條件規(guī)定了其相應(yīng)的最佳牌照期限。在最佳牌照期限內(nèi)，即在技術(shù)水平相對(duì)穩(wěn)定的條件下，牌照期限越長(zhǎng)，頻譜價(jià)值越能得到充分發(fā)揮，其相應(yīng)的價(jià)值也越高。分時(shí)段使用可以明顯提高頻譜利用效率，從而增加頻譜價(jià)值及收益。

不同的牌照覆蓋服務(wù)區(qū)域，由于地形地貌、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、頻譜產(chǎn)品用戶(hù)數(shù)量等方面的差異，利用頻譜的能力也存在著差異，這必然影響該地域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的頻度，進(jìn)而會(huì)影響該地域頻譜產(chǎn)品的利用，從而使得不同地區(qū)同段頻譜的收益或價(jià)值不同。正是這種對(duì)于不同地理服務(wù)區(qū)域的頻譜業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生預(yù)期價(jià)值的評(píng)價(jià)差異，以及對(duì)于成本回收和期望利潤(rùn)的評(píng)價(jià)差異，使得不同地理?xiàng)l件下頻譜的價(jià)值有所不同。地域因素對(duì)頻譜價(jià)值的影響主要通過(guò)自然環(huán)境、工業(yè)化發(fā)展程度和人口數(shù)量及地理覆蓋區(qū)域這四個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。

無(wú)線(xiàn)電頻率自身特性決定其用途。不同頻段的頻率具有不同的繞射性、反射性、穿透性，這些性質(zhì)決定了不同頻段的不同應(yīng)用范圍及用途，從而也決定了其開(kāi)發(fā)應(yīng)用所需花費(fèi)代價(jià)和應(yīng)用效率的高低［6］。無(wú)線(xiàn)電頻段指牌照分配的頻率高低，由于不同頻段在物理屬性等方面的差異，使得不同頻段具有不同的適用性，從而其價(jià)值也存在差異。帶寬又叫做頻寬，是指在固定的時(shí)間內(nèi)可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。帶寬越寬，在給定成本下可以傳輸更多通信，從而可以為牌照持有者帶來(lái)更大的價(jià)值。頻率維度的下級(jí)測(cè)評(píng)指標(biāo)主要包括頻段、帶寬、使用條件、可用頻段是否連續(xù)對(duì)稱(chēng)以及鄰頻干擾五個(gè)指標(biāo)。

無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，擴(kuò)大了無(wú)線(xiàn)電頻譜的應(yīng)用范圍，提高了無(wú)線(xiàn)電頻譜的開(kāi)發(fā)與利用效率，大大增加了無(wú)線(xiàn)電頻譜資源價(jià)值創(chuàng)造能力，使得頻譜價(jià)值日益凸顯。為了合理評(píng)估無(wú)線(xiàn)電頻譜資源的價(jià)值，將無(wú)線(xiàn)電技術(shù)作為核心要素引入相關(guān)的評(píng)估模型，使得對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻譜資源價(jià)值評(píng)價(jià)的研究更加符合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，更加體現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電頻譜資源的價(jià)值。在給定用地面積下，土地價(jià)值隨著土地利用技術(shù)的進(jìn)步而提高，頻譜也是同樣道理。例如在通信行業(yè)，從模擬通信系統(tǒng)的頻分多路復(fù)用(FDM)到數(shù)字通信系統(tǒng)的時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)、正交頻分復(fù)用(OFDM)，多路復(fù)用技術(shù)的進(jìn)步提高了線(xiàn)路傳輸效率，提高了頻譜的利用率。本文中的技術(shù)，主要指開(kāi)發(fā)和利用頻譜的技術(shù)。通過(guò)專(zhuān)家訪(fǎng)談，確定了本文中技術(shù)維度的測(cè)評(píng)指標(biāo)為擴(kuò)頻通信技術(shù)、編碼技術(shù)、多址技術(shù)、智能天線(xiàn)等。基于以上對(duì)于頻譜價(jià)值影響因素及測(cè)評(píng)指標(biāo)的分析，建立了表1所示的頻譜價(jià)值影響因素的初始指標(biāo)體系。

指標(biāo)體系擴(kuò)充與篩選

在無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系建立的基礎(chǔ)上，將通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)相關(guān)技術(shù)及頻譜管理人員進(jìn)行調(diào)研，并采用因子分析法對(duì)初始指標(biāo)體系進(jìn)行擴(kuò)充與篩選，從而確定最終的指標(biāo)體系。問(wèn)卷的設(shè)計(jì)采用5分制打分法，分別對(duì)影響頻譜價(jià)值的4類(lèi)27個(gè)影響因子，按照其對(duì)頻譜價(jià)值影響的重要性程度進(jìn)行打分。共發(fā)放問(wèn)卷130份，回收有效問(wèn)卷110份，有效回收率約為85%。收回問(wèn)卷后，采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件，運(yùn)用因子分析法對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

首先通過(guò)數(shù)據(jù)分析，對(duì)27個(gè)測(cè)項(xiàng)進(jìn)行了純化。測(cè)項(xiàng)純化的標(biāo)準(zhǔn)是:變量共同性小于0.5，旋轉(zhuǎn)后因子負(fù)荷值小于0.5或者同時(shí)在2個(gè)因子上的負(fù)荷值都大于0.5者刪除。數(shù)據(jù)顯示，影響因子27個(gè)測(cè)項(xiàng)的KMO值為0.895，Bartlett’s球狀檢驗(yàn)的顯著性水平小于0.05，表示這些數(shù)據(jù)很適合作因子分析。從公因子方差來(lái)看，軟件無(wú)線(xiàn)電、人口數(shù)量和鄰頻干擾3個(gè)因子的變量共同性小于0.5，需刪除。從特征值來(lái)看，前5個(gè)因子的值均大于1，說(shuō)明應(yīng)該存在5個(gè)主成分因子。由方差解釋貢獻(xiàn)率來(lái)看，前5個(gè)成分因子累積解釋了74.3%的信息，說(shuō)明取5個(gè)因子是可以接受的。而通過(guò)方差最大正交旋轉(zhuǎn)后，發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)技術(shù)、多址技術(shù)、抗干擾技術(shù)、MIMO技術(shù)、分時(shí)段使用、地域面積和可用頻段是否連續(xù)對(duì)稱(chēng)7個(gè)因子在2個(gè)以上主成分因子上的負(fù)荷值都大于0.5，需刪除。

測(cè)項(xiàng)純化后，得到了17個(gè)用于進(jìn)一步分析的因子。對(duì)這些因子，再次采用因子分析命令進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2所示。以上數(shù)據(jù)顯示，影響頻譜價(jià)值的17個(gè)因子的KMO值為0.798，Bartlett’s球狀檢驗(yàn)的顯著性水平小于0.05，表示這些數(shù)據(jù)很適合作因子分析。如表3所示，前5個(gè)因子的特征值均大于1，說(shuō)明應(yīng)該存在5個(gè)主成分因子。從圖1所示的碎石圖走勢(shì)看，前5個(gè)因子變動(dòng)較大，從第6個(gè)因子開(kāi)始趨緩，也說(shuō)明應(yīng)該取5個(gè)成分因子。由方差解釋貢獻(xiàn)率來(lái)看，前5個(gè)成分因子累積解釋了74.3%的信息，說(shuō)明取5個(gè)因子是可以接受的。通過(guò)方差最大正交旋轉(zhuǎn)，17個(gè)因子很好地歸屬于5個(gè)主成分因子，且每個(gè)測(cè)項(xiàng)的因子負(fù)荷值都大于0.6(見(jiàn)表4)，表示效果很好。通過(guò)以上分析，綜合5個(gè)主成分因子下屬各因子含義，分別將5個(gè)主成分因子命名為天線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、調(diào)制與傳輸處理技術(shù)、頻率、地域和時(shí)間。

最終指標(biāo)體系的構(gòu)建

在初始測(cè)評(píng)指標(biāo)體系建立的基礎(chǔ)上，通過(guò)因子分析法對(duì)初始指標(biāo)體系進(jìn)行擴(kuò)充與篩選，從而確定了最終的頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系。根據(jù)因子分析的結(jié)果，將影響頻譜價(jià)值的因子歸為天線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、調(diào)制與傳輸處理技術(shù)、頻率、地域和時(shí)間5類(lèi)。而鑒于天線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、調(diào)制與傳輸處理技術(shù)兩類(lèi)因子都屬于技術(shù)類(lèi)因子，因此，將這兩類(lèi)因子共同命名為技術(shù)因子。通過(guò)對(duì)以上因子分析的結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)整理，建立了表5所示的最終的頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系。

結(jié)束語(yǔ)

本文首先基于對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀，確定了影響無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值的四個(gè)維度，即時(shí)間、地理位置、頻率和技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)家的訪(fǎng)談，進(jìn)一步發(fā)展了各個(gè)維度的具體測(cè)評(píng)指標(biāo)，形成了無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系。基于此，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，并采用因子分析法對(duì)初始指標(biāo)體系進(jìn)行了擴(kuò)充和篩選，從而構(gòu)建了最終的無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系，為構(gòu)建合理的無(wú)線(xiàn)電頻譜資源價(jià)值評(píng)價(jià)體系，進(jìn)而正確評(píng)估無(wú)線(xiàn)電頻譜資源的價(jià)值提供了理論基礎(chǔ)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于:在無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素測(cè)評(píng)維度中，引入了“技術(shù)”測(cè)評(píng)維度，豐富和完善了頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系，使得對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值影響因素的研究更加符合實(shí)際情況;同時(shí)采用定性與定量相結(jié)合的方法，基于因子分析法對(duì)初始指標(biāo)體系進(jìn)行擴(kuò)充和篩選，從而構(gòu)建了最終的頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系，彌補(bǔ)了已有研究方法在研究頻譜價(jià)值影響因素時(shí)僅有定性分析的不足，使得本研究更具有科學(xué)性。

通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)間、地域、頻率和技術(shù)是影響無(wú)線(xiàn)電頻譜價(jià)值的主要因素，頻譜價(jià)值的確定及價(jià)格的制定應(yīng)充分體現(xiàn)頻譜資源各影響因素的不同特征。因此，無(wú)線(xiàn)電管理機(jī)構(gòu)在衡量頻譜價(jià)值、制定頻譜接入費(fèi)用時(shí)，應(yīng)在借鑒國(guó)外先進(jìn)的價(jià)值測(cè)算及定價(jià)方法(如行政激勵(lì)定價(jià)法、凈現(xiàn)值法、影子價(jià)格等)的基礎(chǔ)上，充分考慮到這些因素對(duì)頻譜價(jià)值的影響，為具有不同特征的頻譜資源制定不同的價(jià)格，通過(guò)價(jià)格的變化來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)線(xiàn)電頻譜的供求，保證無(wú)線(xiàn)電頻譜資源處于一個(gè)良好的配置狀態(tài);同時(shí)激勵(lì)頻譜使用行業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以提高無(wú)線(xiàn)電頻譜的利用率。