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。     

多载波在大规模多波束卫星通信中的应用

未来的星地一体融合网络能够在任何地点、任何时间为终端提供信息服务,真正实现全球无缝覆盖.随着载荷技术发展,基于大规模多波束卫星的星地通信是星地融合网络中的关键组成部分.针对大规模海量波束的星地通信场景,分析了对波形技术的需求;针对波束灵活调度和PAPR性能指标,以CP-OFDM和DFT-S-OFDM作为多载波和单载波的...     

星地融合网络：一体化模式、用频与应用展望

随着卫星通信网络的迅速发展，星地融合网络(Integrated Satellite-Terrestrial Networks, ISTNs)通过充分利用卫星互联网与地面网络的优势，拓展了通信的覆盖范围，实现了全球立体无缝覆盖，是未来6G网络的关键支柱，能给网络服务性能带来革命性提升。分析了星地融合的优势与挑战，全面梳理了目前国内外正在探索和实践的三种典型星地融合策略。在此基础上，详细介绍了不同策略下的星地融合的系统与应用，以辅助地面组件(Ancillary Terrestrial Component, ATC)规则、互补地面组件(Complementary Ground Component, CGC)规则、苹果/华为直连卫星服务、AST计划以及Starlink/OneWeb高速互联网接入服务为例，介绍了星地融合系统的运营与频率使用情况，指出了在网络架构、空口传输、频谱资源管理以及传输设备等方面所面临的技术挑战以及对未来星地融合网络的发展展望。     

无线通信与定位一体化技术应用

文章介绍一种无线通信与定位导航相融合的一体化技术应用,设计了无线通信与定位一体化波形,使通信电台具备卫星拒止条件下的定位功能,并通过无线通信实现卫星定位增强,通过无线自组网通信实现战场位置态势共享。同时介绍几种利用导航定位获得的PVT（位置、速度、时间）信息赋能通信的典型应用,基于时空信息的短波自适应快速建链,基于方位信息的微波电台定向天线组网,以及基于位置信息的移动自组网快速路由等。     

毫米波星间通信测距一体化技术研究

近年来卫星编队飞行和星间链路技术成为了航天领域的研究热点。在这种趋势之下,需要通过星间的相互通信与相对位置测量来保障编队构型的相对稳定以及实现星间协作。将星间通信和星距测量融合到一体化平台中可以实现通信测距一体化,能够降低负载,符合当前卫星的发展趋势。针对卫星毫米波星间链路设计了一体化波形,同时提出一系列信号处理技术完成波形的同步以及分离,实现了星间通信测距一体化。针对分离波形以及功放非线性对通信信号的影响,使用了基于深度学习的信号检测算法,降低了通信数据的误比特率。仿真结果验证了所设计的一体化波形及信号处理技术在星间链路应用的可行性。     

GNSS系统中通信服务能力比较与电文播发策略研究

随着世界各大导航卫星系统(GNSS)导航定位授时服务性能的日渐完善,在卫星导航系统中发展通信能力逐渐成为趋势,除了北斗系统明确宣布提供导航定位授时和通信数传两大类服务,其他GNSS系统中也出现了部分通信导航融合的服务功能。系统地梳理了欧洲伽利略(Galileo)、日本准天顶卫星系统(QZSS)、印度卫星导航系统(NavIC)和中国北斗卫星导航系统(BDS)目前已经具备或正在发展中的单向通信服务能力,提出了从通信容量、定位实时性、链路鲁棒性和服务弹性4个维度评估通导融合电文性能,综合比较了目前GNSS信号中的通导融合电文性能。针对北斗B2b电文基本框架,提出了一种首次定位时间(TTFF)约束下的竞争式通导融合电文播发策略,兼顾了通信容量与定位实时性两方面性能的动态平衡,为GNSS中通导融合服务的持续优化设计提供参考。     

面向6G的卫星通感一体化

通信和感知一体化是6G的关键技术之一,但目前的研究主要聚焦于地面移动通信系统,针对卫星通感一体化的研究却鲜有涉及。介绍了通感一体化和面向6G的发展趋势,以及卫星技术的现状和6G天地一体化发展方向,对面向6G的卫星通感一体化及其关键技术,包括星地协作的通感一体化方案、新型通感一体化波形设计、波束赋形和干扰消除等关键技术进行了探讨和展望,为进一步开展6G卫星通感一体化研究奠定基础。     

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。     

星地融合网络中基于无监督图学习的卫星切换方法研究

随着未来6G移动通信研究的快速发展,星地融合通信将是满足全域覆盖、泛在接入的重要技术。在星地融合网络中切换决策直接影响网络性能与服务持续性,现有切换算法主要通过实时监测候选卫星状态,计算权重进行切换判决,难以适应高动态星地网络中时空周期异步的切换决策。提出一种基于无监督图学习的卫星切换方法,引入卫星覆盖时空图表征网络连接关系,设计前向蚂蚁和后向蚂蚁发现并反馈的信息素感知机制,建立图学习模型,挖掘卫星覆盖时空图中卫星节点、用户节点与连接关系之间的隐式特征信息和拓扑信息,将切换决策问题转化为求解节点和边之间的连接关系概率,同步切换决策周期。仿真结果验证了所提卫星切换方法具有较快的收敛速度,切换时延降低20%。     

星地一体化导航系统星问链路仿真及分析

在导航卫星系统中,为了解决星间链路拓扑规划不合理而导致的星地信息传输时延大的问题,提出了一种新的星间链路规划方法。该方法优先考虑星地间的可视覆盖关系,保证卫星与地面站之间实时的信息传输。利用STK仿真软件构建了卫星网络拓扑,进而利用OPNET仿真软件完成了性能仿真验证。仿真结果表明,新的拓扑减小了星地数据传输的跳数和端到端时延,符合星地一体化的需求。     

雷暴云背景下星地量子通信链路多参数融合寻优策略

为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响，提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率这三个参数进行加权并利用该加权因子的阈值来寻找当前时刻最优卫星接入星地量子通信链路中。仿真结果表明，使用参数加权融合因子来进行链路切换可以提高切换的成功率，并改善切换过程中掉话率高的问题。因此，采用参数加权融合因子来进行链路切换，对星地量子通信链路的可靠性有明显改善。     

基于浮空平台的星地激光中继通信系统设计

针对星地激光通信受大气环境影响较大,无法全天候工作的难题,可考虑在18~22 km的平流层高度部署星地激光中继通信系统。其中卫星与平流层中继系统间采用激光通信,平流层中继系统与地面间采用大容量毫米波通信,基本消除大气环境(云、雨、雾、大气湍流等)对激光通信的影响,提高星地激光馈电链路可用度。受限于平流层平台成熟度不足,需首先开展基于成熟浮空平台的星地激光中继通信系统研究,先期对缓慢移动浮空平台搭载激光通信载荷与卫星间链路对准,激光通信载荷在浮空平台顶部柔性表面安装可行性等关键技术进行验证,为后续在平流层高度部署临近空间信息网络提供技术支撑。     

卫星导航与5G移动通信融合架构与关键技术综述

随着我国社会经济科技等领域的飞速发展,卫星导航技术在经济建设中占有越来越重要的位置。同时,以提供定位服务的小区密集化、大规模阵列天线等技术为代表的5G通信为导航通信一体化奠定了基础。卫星导航和5G移动通信技术的融合,将极大地扩展导航的范围,提升导航的精度。本文综合国内外最新研究成果,首先提出了卫星导航与5G移动通信融合体系架构;然后在总结A-GNSS技术的基础上,阐述了基于5G的A-GNSS系统架构和关键技术;最后,在介绍5G基站定位技术的基础上,全面详细地阐述了卫星导航与5G混合定位架构和关键技术。     

面向星地融合卫星网络的智能反射面技术研究

星地融合卫星网络建设正成为各国关注的焦点,通过融合地基通信网络与天基通信网络,两者可以实现业务和覆盖互补,为未来通信系统提供有力支持。然而,卫星网络建设过程中存在诸如安全性、信号路损严重、高动态时变和传输能耗受限等问题。为了以低成本、低功耗的方式解决以上问题,文中考虑在星地融合卫星网络中应用智能反射面技术。智能反射面技术在地基通信网络中已得到广泛研究,因此,有望拓展应用于星地融合的卫星网络系统,继续发挥其潜在优势。文章深入分析了智能反射面技术在星地融合卫星网络中的应用前景,并给出潜在的应用方向,指出了该技术应用于星地融合卫星网络中需解决的关键问题。     

卫星导航与5G移动通信融合架构与关键技术

随着我国社会经济科技等领域的飞速发展,卫星导航技术在经济建设中占有越来越重要的位置.同时,以提供定位服务的小区密集化、大规模阵列天线等技术为代表的5G通信为导航通信一体化奠定了基础.卫星导航和5G移动通信技术的融合,将极大地扩展导航的范围,提升导航的精度.本文综合国内外最新研究成果,首先提出了卫星导航与5G移动通信融合体系架构;然后在总结A-GNSS技术的基础上,阐述了基于5G的A-GNSS系统架构和关键技术;最后,在介绍5G基站定位技术的基础上,全面详细地阐述了卫星导航与5G混合定位架构和关键技术.     

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.     

6G中的卫星通信高效天基计算技术

6G对天地融合通信系统中的卫星有效载荷计算能力提出了更高要求,首先介绍目前卫星载荷能力的现状和特点,结合6G多种业务的特点和需求,从星地协同AI、云边协同AI以及构建多业务一体化异构天基计算平台三个方面进行了探讨和展望.     

天地一体化网络空口波形仿真

卫星通信作为地面通信网络的重要补充,在应急通信、海事通信等方面具有不可替代的作用。近年来随着全球互联网的迅猛发展,卫星通信总体上朝着大容量、高速率、宽带化的方向发展,并逐渐出现了与地面网络融合的趋势。为发展天地一体化网络、真正实现全球无缝覆盖,需要在空口波形上进行一体化设计。针对天地一体化空中接口波形设计方案,在分析了现有的5G候选波形的基础上,提出可以将GFDM作为天地一体化网络的波形,分析了GFDM的功率谱密度、误码率、频谱效率以及PAPR性能。     

面向通信-导航-感知一体化的应急无人机网络低能耗部署研究

在事故灾难救援等突发公共事件中,救援人员往往面临通信传输不畅、定位导航不稳、灾情感知不准的问题,亟须部署一套应急无人机网络,对受灾地区进行通信、导航、感知服务补盲。针对无人机续航能力受限的问题,首先提出了一套网络拓扑可重构、节点角色可切换的通信-导航-感知一体化应急无人机网络低能耗部署方案,然后设计了一种基于粒子群算法的层次化匹配决策算法,联合求解无人机与通导感用户关联、多角色无人机通信资源分配以及无人机位置这3个子问题。仿真表明,所提方案能够实现通导感多目标需求与受限网络资源的灵活适配,极大降低了对无人机数量的需求与部署能耗。