面向6G的星地融合无线传输技术

随着5G移动通信网络走向商业化,围绕新一代移动通信系统(6G)的发展愿景、能力需求与关键技术开展研究正在成为新的热点。首先,该文概括了未来6G可能涉及的星地深度融合、新谱段通信、分布式协作MIMO和智能通信等关键技术方向,重点探讨了基于星地深度融合的天地一体化网络(SGIN);然后,针对可能存在的两种典型网络拓扑架构,分析了星间高速链路、星地馈电链路和星地用户链路的特点和技术要求,综述了3种不同类型传输链路的高速通信进展情况。最后,对未来6G天地互联网络亟需突破的光学相控阵多用户接入、高效能星地激光通信和光电一体化组网等关键技术进行分析与展望,以期为后续相关研究指明方向。     

面向星地融合的6G云雾化自组网

低轨星座朝支持星上处理、功能可重构、星地协作和通信遥感导航控制等多任务一体化的方向演进,受限于星上信号处理和计算能力不足、星间链路容量不宽等瓶颈,迫切需要和具有强大云化处理与计算能力的陆地移动通信网络深度融合。为此,提出了面向星地融合的6G云雾化自组网的体系架构和协议体系,实现了低轨雾化卫星网络和陆地云化通信网络的协同融合,研究了基于星上雾化处理的通信遥感导航控制一体化波形和资源管理,以及云雾化协同的移动性管理和智能信息处理等关键技术,展望了未来的标准化工作和硬件试验。     

6G星地融合网络应用场景、架构与关键技术挑战

随着卫星通信网络的发展速度加快,其在未来6G通信网络中将扮演重要的角色,星地融合通信网络的形成将是未来全球网络覆盖的发展趋势。首先对6G网络中卫星通信研究背景进行分析,然后以星地融合网络为背景拓展新的应用场景及典型应用,并结合新技术应用构建星地融合网络框架,最后对星地融合关键技术及挑战进行分析。通过对未来星地融合网络的展望,以期对6G通信网络的发展提供一个清晰的轮廓。     

6G网络中的星地一体化

基于全球移动通信系统“使用一代、建设一代、研发一代”的发展思路,6G的研究已启航3年。本文针对6G网络中融合地面网络（TN）和非地面网络（NTN）展开研究,分析了6G移动通信网络愿景与卫星通信特点,探讨了星地一体化的融合网络架构研究方向,简要介绍了星地一体化的潜在技术。     

基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析

低轨卫星网络具有低成本、大容量、广覆盖的特性,是未来空天地海一体化网络中的重要支柱和6G网络的关键组成部分,开展链路分析对于低轨星座链路设计与优化具有重要意义。由于低轨卫星移动性强、星地电磁环境复杂、链路较长等特点,星地信息传输与传统地面移动通信有着显著差异。根据低轨星座的特性构建星座网络的随机几何BPP模型,并针对低轨星座空间分布及移动特征,分析了单星及多星场景下的损耗、干扰等对星地通信链路的影响。通过给出星座系统干扰期望计算方法,并基于所构建BPP网络对星地通信链路特性进行仿真。仿真结果表明,构建随机几何的基于BPP分布的星座模型可以很好地模拟卫星网络的状态,采用随机几何对低轨星座下行通信链路进行仿真分析,能够得到更具泛化的星座构型下低轨星座对地面站的干扰情况,为巨型低轨星座网络分析及星地链路设计提供了参考。     

面向低轨卫星的星地信道特性研究与仿真

随着5G的应用与6G的研究,构建空天地一体化网络已经成为未来通信系统的发展方向。低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络可以提供大容量、低时延、广覆盖的通信能力,是未来天基网络的重要组成部分。然而星地信道传播距离长,电磁环境复杂,其传播特性与地面蜂窝网络有着很大不同。介绍了目前低轨卫星关于星地链路信道的标准化进展,分析了影响星地链路信道特性的因素及计算方法。在仿真平台上利用Starlink卫星数据对星地链路传播中的各种损耗进行了仿真,为低轨卫星星地链路设计提供了参考。     

6G星地融合网络资源管理关键技术

卫星网络因具备弥补地面网络覆盖盲区的特性,成为6G网络实现泛在连接应用场景的关键技术之一。为了实现卫星网络和地面网络间高效的资源融合管理,首先简要介绍了星地融合网络的发展现状,总结了星地融合网络资源管理技术的研究现状以及面临的挑战。其次,对6G星地融合网络下的移动性管理、跨域多维资源管理和统一的空口协议设计等关键技术进行分析,并基于对现有研究的探讨给出解决方案。最后,对未来面向6G的星地融合网络资源管理的发展提出了新的展望。     

通信导航一体化波形关键技术及研究进展

蜂窝移动通信有望进一步整合低轨卫星实现星地融合网络(Integrated Satellite-Terrestrial Networks,ISTNs),可以极大地扩展卫星和通信的覆盖范围,减少对地面基础设施的依赖以及重复建设,从而满足海上、空中、偏远地区等通信场景需求并完善密集建筑、室内、隧道等区域的定位功能。通信导航一体化(Integrated Communication and Navigation,ICAN)是星地融合的核心技术,从通信导航互相补充覆盖的角度将通导一体化分为通信覆盖增强和导航覆盖增强两个层面,基于此总结了一体化波形的研究进展,包括通导一体化波形设计、通导一体化信号处理技术以及通导一体化性能度量指标等。重点阐述了基于毫米波频段的研究,提出了通信覆盖增强的毫米波通导一体化系统,并展望了通导一体化未来发展和面临的挑战。     

面向6G的星地融合网络架构

通过对卫星星座的发展和星地融合网络研究的回顾，明确了6G的星地融合网络的发展趋势，提出了智简赋能的6G网络体系架构和弹性可重构的6G星地融合架构，并分析了星地融合网络中的关键技术问题，包括星上轻量化虚拟化技术、星上边缘计算功能以及广播/多播技术。认为6G星地融合网络将通过星地协同实现网络资源和计算资源的统一调度，同时可以根据业务需求和网络状态智能实现网络功能的按需弹性部署。     

一种低轨卫星通信的定时提前计算方法

低轨(LEO)卫星网络作为地面网络的重要补充,是未来天地一体化网络的重要组成部分。由于LEO卫星的高移动速度以及星地通信的大传播距离造成了高传播时延,因此需要新的针对LEO卫星星地通信背景的上行链路的定时提前量(TA)的计算策略。本文基于LEO卫星的星地通信场景,介绍了TA及其在协议中的规定,并针对LEO卫星的特点,提出一种LEO卫星通信的定时提前计算方法。通过仿真分析验证了所提方案的有效性,为LEO卫星星地通信系统的设计提供了参考。