無線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

本文主要通過文獻(xiàn)閱讀和專家訪談得到了頻譜價(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，而且對于無線電頻譜價(jià)值的測度也十分有用。國外許多學(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，尋找無線電頻譜的影響因素，構(gòu)建一個各維度相互正交的無線電頻譜構(gòu)成模型。Devanyetal提出了基于時間、地理區(qū)域和頻帶三個維度的頻譜空間，認(rèn)為可以通過這三個維度劃將抽象的無線電頻譜劃分成一個個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”這個新的維度，從而形成一個四維頻譜模型［2］;Mathe-son從頻率、時間、空間位置、接收角度等方面對對無線電頻譜進(jìn)行研究，提出了無線電頻譜的七維模型———頻率、時間、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、時間、空間(包括位置和信號方向)和信號(包括極化和編碼/調(diào)制)［4］。Tonmukay-akuletal從地理空間、時間和頻率(信號方向和發(fā)射特征)三個維度分析頻譜的信號與信道［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)變量和社會經(jīng)濟(jì)相關(guān)變量四類。國內(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，采用因子分析法對頻譜價(jià)值的影響因素進(jìn)行定量研究。此外，時間、地理區(qū)域和頻率是目前學(xué)者們公認(rèn)的三個頻譜空間構(gòu)成維度，而信號方向、發(fā)射特征、接收角度、天線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頻譜空間維度，并在對技術(shù)層面的因素進(jìn)行綜合的基礎(chǔ)上，提出“技術(shù)”這個頻譜空間維度，從而將無線電頻譜的空間維度拓展為頻率、時間、地理空間與技術(shù)四個維度。同時，這四個維度也將無線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線電頻譜，它們從不同的維度共同決定了一定時空范圍內(nèi)的一個頻譜塊的價(jià)值，因此也是決定無線電頻譜價(jià)值的主要因素。

在無線電頻譜價(jià)值測評維度確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過專家訪談確定了各個維度的下級測評指標(biāo)，為最終無線電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。為保證訪談結(jié)果的有效性，選擇了對頻譜價(jià)值有一定了解的業(yè)內(nèi)專家作為調(diào)研對象。具體包括國家無線電管理局相關(guān)專家和頻譜使用行業(yè)、企業(yè)等相關(guān)部門的技術(shù)人員和管理人員(民航、鐵路、移動通信企業(yè)、氣象等部門)。通過對相關(guān)專家的訪談，從中歸納出了一些無線電頻譜價(jià)值的影響因素:牌照使用期限、頻譜分時段使用、自然條件、室內(nèi)或室外、可用頻段是否連續(xù)對稱、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、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

借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)和方法，本文初步擬定從時間、地理位置、頻率和技術(shù)四個維度來測評頻譜價(jià)值影響因素;并根據(jù)頻譜價(jià)值的自身特點(diǎn)及專家訪談的結(jié)果，確定每個測評維度的具體評價(jià)指標(biāo)。下面將具體介紹各個測評維度及其下級指標(biāo)的含義，并在此基礎(chǔ)上建立初始指標(biāo)體系。

時間因素包括頻譜牌照的期限和分時段使用兩個指標(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)水平相對穩(wěn)定的條件下，牌照期限越長，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)活動的方式和經(jīng)濟(jì)活動的頻度，進(jìn)而會影響該地域頻譜產(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。正是這種對于不同地理服務(wù)區(qū)域的頻譜業(yè)務(wù)運(yùn)營產(chǎn)生預(yù)期價(jià)值的評價(jià)差異，以及對于成本回收和期望利潤的評價(jià)差異，使得不同地理?xiàng)l件下頻譜的價(jià)值有所不同。地域因素對頻譜價(jià)值的影響主要通過自然環(huán)境、工業(yè)化發(fā)展程度和人口數(shù)量及地理覆蓋區(qū)域這四個指標(biāo)來衡量。

無線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，從而也決定了其開發(fā)應(yīng)用所需花費(fèi)代價(jià)和應(yīng)用效率的高低［6］。無線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更大的價(jià)值。頻率維度的下級測評指標(biāo)主要包括頻段、帶寬、使用條件、可用頻段是否連續(xù)對稱以及鄰頻干擾五個指標(biāo)。

無線電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，擴(kuò)大了無線電頻譜的應(yīng)用范圍，提高了無線電頻譜的開發(fā)與利用效率，大大增加了無線電頻譜資源價(jià)值創(chuàng)造能力，使得頻譜價(jià)值日益凸顯。為了合理評估無線電頻譜資源的價(jià)值，將無線電技術(shù)作為核心要素引入相關(guān)的評估模型，使得對無線電頻譜資源價(jià)值評價(jià)的研究更加符合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，更加體現(xiàn)無線電頻譜資源的價(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)，主要指開發(fā)和利用頻譜的技術(shù)。通過專家訪談，確定了本文中技術(shù)維度的測評指標(biāo)為擴(kuò)頻通信技術(shù)、編碼技術(shù)、多址技術(shù)、智能天線等。基于以上對于頻譜價(jià)值影響因素及測評指標(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

在無線電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系建立的基礎(chǔ)上，將通過問卷調(diào)查，對相關(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。問卷的設(shè)計(jì)采用5分制打分法，分別對影響頻譜價(jià)值的4類27個影響因子，按照其對頻譜價(jià)值影響的重要性程度進(jìn)行打分。共發(fā)放問卷130份，回收有效問卷110份，有效回收率約為85%。收回問卷后，采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件，運(yùn)用因子分析法對問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

首先通過數(shù)據(jù)分析，對27個測項(xiàng)進(jìn)行了純化。測項(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或者同時在2個因子上的負(fù)荷值都大于0.5者刪除。數(shù)據(jù)顯示，影響因子27個測項(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。從公因子方差來看，軟件無線電、人口數(shù)量和鄰頻干擾3個因子的變量共同性小于0.5，需刪除。從特征值來看，前5個因子的值均大于1，說明應(yīng)該存在5個主成分因子。由方差解釋貢獻(xiàn)率來看，前5個成分因子累積解釋了74.3%的信息，說明取5個因子是可以接受的。而通過方差最大正交旋轉(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)、分時段使用、地域面積和可用頻段是否連續(xù)對稱7個因子在2個以上主成分因子上的負(fù)荷值都大于0.5，需刪除。

測項(xiàng)純化后，得到了17個用于進(jìn)一步分析的因子。對這些因子，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個因子的特征值均大于1，說明應(yīng)該存在5個主成分因子。從圖1所示的碎石圖走勢看，前5個因子變動較大，從第6個因子開始趨緩，也說明應(yīng)該取5個成分因子。由方差解釋貢獻(xiàn)率來看，前5個成分因子累積解釋了74.3%的信息，說明取5個因子是可以接受的。通過方差最大正交旋轉(zhuǎn)，17個因子很好地歸屬于5個主成分因子，且每個測項(xiàng)的因子負(fù)荷值都大于0.6(見表4)，表示效果很好。通過以上分析，綜合5個主成分因子下屬各因子含義，分別將5個主成分因子命名為天線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、調(diào)制與傳輸處理技術(shù)、頻率、地域和時間。

最終指標(biāo)體系的構(gòu)建

在初始測評指標(biāo)體系建立的基礎(chǔ)上，通過因子分析法對初始指標(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、地域和時間5類。而鑒于天線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、調(diào)制與傳輸處理技術(shù)兩類因子都屬于技術(shù)類因子，因此，將這兩類因子共同命名為技術(shù)因子。通過對以上因子分析的結(jié)果進(jìn)行分類整理，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

本文首先基于對無線電頻譜價(jià)值相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀，確定了影響無線電頻譜價(jià)值的四個維度，即時間、地理位置、頻率和技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過對相關(guān)領(lǐng)域相關(guān)專家的訪談，進(jìn)一步發(fā)展了各個維度的具體測評指標(biāo)，形成了無線電頻譜價(jià)值影響因素初始指標(biāo)體系。基于此，通過問卷調(diào)查，并采用因子分析法對初始指標(biāo)體系進(jìn)行了擴(kuò)充和篩選，從而構(gòu)建了最終的無線電頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系，為構(gòu)建合理的無線電頻譜資源價(jià)值評價(jià)體系，進(jìn)而正確評估無線電頻譜資源的價(jià)值提供了理論基礎(chǔ)。本文主要創(chuàng)新之處在于:在無線電頻譜價(jià)值影響因素測評維度中，引入了“技術(shù)”測評維度，豐富和完善了頻譜價(jià)值影響因素指標(biāo)體系，使得對無線電頻譜價(jià)值影響因素的研究更加符合實(shí)際情況;同時采用定性與定量相結(jié)合的方法，基于因子分析法對初始指標(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)值影響因素時僅有定性分析的不足，使得本研究更具有科學(xué)性。

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，時間、地域、頻率和技術(shù)是影響無線電頻譜價(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，無線電管理機(jī)構(gòu)在衡量頻譜價(jià)值、制定頻譜接入費(fèi)用時，應(yīng)在借鑒國外先進(jìn)的價(jià)值測算及定價(jià)方法(如行政激勵定價(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，通過價(jià)格的變化來調(diào)節(jié)無線電頻譜的供求，保證無線電頻譜資源處于一個良好的配置狀態(tài);同時激勵頻譜使用行業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以提高無線電頻譜的利用率。