第1章 无线电业务、频谱作用及价值模型
　　无线电频谱是电磁频谱的一部分(10kHz～3000GHz，如图1-1所示)，是一种宝贵的自然资源，是改变世界的引擎，是大国竞争的前沿和中心，是探索宇宙的有效工具。无线电业务涉及天、地和宇宙空间，无线电频谱是目前世界上*难管理的自然资源。下面简要介绍无线电业务、无线电频谱作用和无线电频谱价值模型。
　　图1-1 电磁频谱与无线电频谱
　　注：VLF表示甚低频；LF表示低频；MF表示中频；HF表示高频；VHF表示甚高频；UHF表示特高频；SHF表示超高频；EHF表示极高频。
　　1.1 无线电业务
　　1.1.1 无线电业务简介
　　无线电业务是根据电磁波频率范围划分的，图1-2为中华人民共和国无线电频率划分图，表1-1为具体的无线电业务，共计43类。
　　图1-2 中华人民共和国无线电频率划分图[1]
　　表1-1 无线电业务[2]
　　注：表中R为route(航路)的缩写；OR为off-route(航路外)的缩写。
　　因此无线电管理非常复杂。这一点也可以从目前对无线电管理工作的要求看出：“管频率(资源)、管台站、管秩序；服务经济社会发展、服务国防建设、服务党政机关；突出做好重点无线电安全保障工作”。换句话说，无线电管理不仅要三管理，还要三服务和一保障，服务和保障职能覆盖了当今社会生活的方方面面。下面简要介绍几种典型的无线电业务。
　　1.1.2 广播业务
　　广播业务的定义是[2]，“供公众直接接收而进行发射的无线电通信业务，包括声音信号的发射、电视信号的发射或其他方式的发射”。该业务由国家广播电视总局提供服务。不同广播业务满足服务要求的空间场强不同，表1-2～表1-5分别给出了调频(frequency modulation，FM)广播所需要的信号场强中值、数字声音广播*小等效场强中值、甚高频/特高频( very high frequency/ultra high frequency，VHF/UHF )频段模拟电视场强中值*小值和VHF/UHF频段第二代欧洲数字地面电视广播传输标准(the second generation European digital terrestrial television broadcasting transmission standard，DVB-T2)与模拟电视接收场强对比[3]。可以看出，不同广播业务要求的空间场强和调制方式不同，因此，针对不同业务的监测方法存在显著差异。
　　表1-2 FM广播所需要的信号场强中值
　　表1-3 数字声音广播*小等效场强中值
　　表1-4 VHF/UHF频段模拟电视场强中值*小值
　　表1-5 VHF/UHF频段DVB-T2和模拟电视接收场强对比 (单位：dBμV/m)
　　1.1.3 陆地移动业务
　　陆地移动业务的定义是[2]，“基地电台和陆地移动电台之间，或陆地移动电台之间的移动业务”。目前，陆地移动业务，尤其是蜂窝移动通信业务是无线通信中产值*高、对社会生活影响*广的通信业务，支撑了数字经济和经济数字化转型的发展。陆地移动业务的网络覆盖范围主要由基站等效全向辐射功率、电波传播损耗和用户设备灵敏度等确定。其中，通用移动通信系统用户设备的参考灵敏度为-117dBm；长期演进(long term evolution，LTE)用户设备的参考灵敏度为-100～-74dBm。用户设备的灵敏度与调制方式、信道带宽、信号干扰噪声比和保护余量有关。下面讨论接收机背景噪声与灵敏度计算，掌握这些基础知识有助于评估无线电监测系统的性能。
　　接收机灵敏度与接收机平均噪声功率和所需要的信噪比密切相关，计算公式为[3]
　　(1-1)
　　式中， 为接收机灵敏度，W； 为玻耳兹曼常数，1.38×10-23J/K； 为参考温度，这里取290K； 为接收系统功率带宽，Hz，单工通信为12.5kHz，FM广播为100kHz，电视系统为6MHz～8MHz； 为接收机噪声系数； 为接收机输入端所需要的信噪比。上式写成对数形式为
　　(1-2)
　　式中， 为接收机灵敏度，dBW； 为玻耳兹曼常数，dBJ/K，这里取 -228.6； 为参考温度，dBK，这里取 ； 为接收系统功率带宽，dBHz，这里取 ； 为接收机噪声系数，dB，这里取 ； 为接收机输入端所需的信噪比，dB，这里取 。
　　当 取290K时，所对应的热噪声功率密度为
　　(1-3)
　　这个参数非常重要，表明了常规接收机的极限灵敏度，监测带宽越宽，接收机的监测灵敏度越低。注意：在卫星通信系统中，可以采用冷参放降低 ，从而提高卫星通信系统的灵敏度。
　　1.1.4 卫星移动业务
　　卫星移动业务的定义是[2]，“在移动地球站和一个或多个空间电台之间的一种无线电通信业务，或该业务所利用的各空间电台之间的无线电通信业务，或利用一个或多个空间电台在移动地球站之间的无线电通信业务”。
　　卫星移动业务因覆盖范围广，有效弥补了陆地移动业务的不足，因此是目前大国竞争的前沿和中心，相关内容见1.2.5节，由于卫星与地球之间的距离远，传播损耗大，卫星移动通信业务的应用也存在很多挑战。表1-6给出了典型Ku波段链路预算和优质因素(figure of merit，G/T)值[3]，由此可见，典型Ku波段传播损耗高达205～207dB。同时，由于卫星通信是噪声受限系统，如何增加G/T值是关键问题。
　　表1-6 典型Ku波段链路预算和G/T值
　　注：表中参数感兴趣的读者可自行查看参考文献[3]。
　　1.1.5 射电天文业务
　　射电天文业务的定义是[2]，“基于接收源于宇宙无线电波的天文学”。在射电天文研究中，中国的500米口径球面射电天文望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST)是目前国际上*大、*灵敏的望远镜(图1-3)。其主要科学目标包括脉冲星观测、分子谱线观测、高分辨率微波巡视、寻找地外文明等，主要参数见表1-7。计算可知，FAST至少可观测到距离地球50亿光年的脉冲星辐射的无线电波，观测范围可达宇宙边缘[4]。FAST比德国波恩100m望远镜灵敏度高约10倍，比美国阿雷西博望远镜综合性能高约10倍。FAST将在未来20～30年保持世界前沿地位，成为国际天文学术交流中心。FAST的工作频段为0.13GHz～5GHz，由于天线口径大，其增益大约是传统地面无线电监测站监测天线增益的10亿倍。
　　表1-7 FAST主要参数
　　图1-3 FAST照片
　　1.1.6 免许可证应用
　　免许可证应用包括工业、科学和医疗(Industrial，Scientific and Medical，ISM)应用和Wi-Fi等短距离无线设备应用，由于国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)没有将短距离无线设备列入“无线电通信业务”范畴，并且短距离无线设备可能被跨境使用，如无人机，因此，国家必须尽快

目录
第1章 无线电业务、频谱作用及价值模型 1
1.1 无线电业务 1
1.1.1 无线电业务简介 1
1.1.2 广播业务 3
1.1.3 陆地移动业务 4
1.1.4 卫星移动业务 5
1.1.5 射电天文业务 5
1.1.6 免许可证应用 6
1.2 无线电频谱的作用 7
1.2.1 电波征服了地球——无线通信的起源 7
1.2.2 蜂窝通信——泛在无线通信的支撑力 8
1.2.3 无线互联网——数字经济的驱动力 9
1.2.4 无线智慧网络——经济数字化转型的连接力和底座力 11
1.2.5 电磁空间——大国竞争的前沿和中心 12
1.3 无线电频谱价值 13
1.3.1 无线电频谱价值的研究现状 13
1.3.2 无线电频谱价值模型 15
1.4 小结 19
第2章 无线电频谱在数字产业化中的作用 20
2.1 无线互联网 20
2.2 数字经济 21
2.2.1 数字经济研究简史 21
2.2.2 数字经济发展状况 21
2.2.3 不同时期电信、软件和互联网业务收入变化情况 24
2.3 数字产业化对无线电频谱价值的贡献 26
2.3.1 1993～2020年数字经济发展及“十四五”预测 26
2.3.2 无线电频谱的数字产业化价值 28
2.4 小结 33
第3章 无线电频谱在产业数字化中的作用 35
3.1 新基建 35
3.2 产业数字化 36
3.2.1 产业数字化的定义 36
3.2.2 产业数字化转型的研究现状 37
3.2.3 产业数字化转型案例 37
3.3 无线电频谱的产业数字化价值 42
3.3.1 无线电频谱的产业数字化价值计算 42
3.3.2 无线电频谱的产业数字化价值贡献率计算 44
3.4 小结 45
第4章 无线电频谱在电磁空间安全中的作用 46
4.1 无线电管理职责 46
4.2 知识驱动的无线电监管 47
4.2.1 知识与知识驱动 47
4.2.2 谱传感——获取无线电监管知识的方法 47
4.2.3 知识驱动无线电监管的关键技术 48
4.3 电磁空间安全 50
4.3.1 电子战 50
4.3.2 电磁空间安全研究现状 52
4.3.3 边境地区电磁空间安全研究 53
4.3.4 边境地区无线电频率协调和触发电平计算 58
4.4 小结 59
第5章 无线电频谱对区域经济社会发展的影响 61
5.1 无线电频谱对深圳市经济社会发展的影响 61
5.1.1 深圳市地区生产总值变化情况 61
5.1.2 深圳市数字产业化的发展情况 63
5.1.3 深圳市无线电频谱的价值 65
5.2 无线电频谱对杭州市经济社会发展的影响 66
5.2.1 杭州市地区生产总值变化情况 67
5.2.2 杭州市产业数字化的发展情况 68
5.2.3 杭州市无线电频谱的价值 69
5.3 无线电频谱对部分省份经济社会发展的影响 70
5.3.1 部分省份数字经济规模和地区生产总值变化情况 70
5.3.2 部分省份无线电频谱价值比较 74
5.3.3 云南省无线电频谱价值研究 77
5.4 部分国家频谱价值的比较 78
5.4.1 部分国家数字经济规模和GDP变化情况 78
5.4.2 部分国家无线电频谱价值比较 80
5.5 小结 82
第6章 无线电频谱价值研究趋势 83
6.1 健全完善无线电监管知识体系 83
6.1.1 无线电监管知识图谱 83
6.1.2 完善法律体系，保障国家电磁空间空全 85
6.1.3 健全技术标准、升级技术设施和提升服务能力 86
6.2 深化无线电频谱价值模型研究 90
6.2.1 细化无线电频谱价值模型 90
6.2.2 建立公益性实验网站，宣传无线电频谱价值 92
6.3 小结 93
第7章 频率规划及无线电频谱的文化价值 94
7.1 频率规划助力社会经济发展 94
7.1.1 5G频率规划 94
7.1.2 铁路频率规划 95
7.1.3 民航频率规划 95
7.1.4 北斗卫星导航系统频率规划 96
7.1.5 工业互联网和物联网频率规划 97
7.2 频率规划助力打造国之重器 98
7.2.1 射电天文 99
7.2.2 探月工程、火星探测 99
7.2.3 载人航天工程 100
7.3 无线电频谱的文化价值 100
7.3.1 无线电频谱助力文化传播 100
7.3.2 “新四大发明” 101
7.3.3 5G技术 101
7.3.4 网络强国建设 102
7.4 小结 102
参考文献 104
附录 107
附录1 中国数字经济发展统计 107
附录1.1 1993～2025年中国数字经济规模测算 107
附录1.2 1993～2020年不同阶段中国数字经济及其各组成部分的增速 108
附录1.3 中国数字经济及其各组成部分名义增速预测 109
附录2 典型区域无线AP数量统计 109
附录2.1 实验方案 109
附录2.2 实验结果 110
附录2.3 结论 112
附录3 典型区域基站扇区数量统计 113
附录3.1 实验方案 113
附录3.2 实验结果 114
附录3.3 结论 118
附录4 典型区域环境无线电辐射情况统计 118
附录4.1 实验方案 118
附录4.2 实验结果 120
附录4.3 20MHz～6000MHz无线电信号数量与地区生产总值的关联研究 129
附录4.4 结论 137
附录5 夜间灯光遥感数据与地区生产总值的关联研究 138
附录5.1 全国部分省份夜间灯光遥感数据与地区生产总值的关联研究 138
附录5.2 云南省地州市夜间灯光遥感数据与地区生产总值的关联研究 140
附录5.3 红河州市县夜间灯光遥感数据与地区生产总值的关联研究 141
附录5.4 结论 143
附录6 无线电频谱价值公益性实验网站 143
附录6.1 网站架构 143
附录6.2 主要功能展示 143