6G 與衛(wèi)星導(dǎo)讀

特邀策劃人

汪春霆

研究員，中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司科技委副主任，工信部通信科技委常委；入選國(guó)務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家、新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選、中國(guó)電子學(xué)會(huì)會(huì)士、中國(guó)通信學(xué)會(huì)會(huì)士；現(xiàn)擔(dān)任國(guó)家科技部“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)與通信”專(zhuān)項(xiàng)總體專(zhuān)家組副組長(zhǎng)，國(guó)家第六代移動(dòng)通信（６Ｇ）技術(shù)總體專(zhuān)家組專(zhuān)家。榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)１ 項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)４ 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)１ 項(xiàng)；授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利１５ 項(xiàng)，出版專(zhuān)著３ 部，發(fā)表論文５７ 篇。

內(nèi)容導(dǎo)讀

當(dāng)前，以移動(dòng)通信為代表的新一代信息技術(shù)日益融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域全過(guò)程，深刻改變著人類(lèi)生產(chǎn)方式、生活方式和社會(huì)治理方式。２０２３ 年６ 月，國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布“６Ｇ 愿景”，預(yù)計(jì)面向２０３０ 年及未來(lái)的６Ｇ 將增強(qiáng)無(wú)處不在的泛在連接，實(shí)現(xiàn)人－機(jī)－物的極致互聯(lián)，提供感知、智能等新質(zhì)服務(wù)；提出通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋空白，進(jìn)一步縮小全球數(shù)字鴻溝。通過(guò)天地融合方式實(shí)現(xiàn)全球泛在連接、按需覆蓋，將進(jìn)一步降低部署及運(yùn)營(yíng)的能耗與成本，促進(jìn)６Ｇ 綠色、可持續(xù)發(fā)展。但長(zhǎng)期以來(lái)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)體制、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、商業(yè)模式難以有機(jī)銜接，因此衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)成為６Ｇ 未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

鑒于上述情況，為前瞻布局６Ｇ 技術(shù)，促進(jìn)６Ｇ技術(shù)交流，推動(dòng)６Ｇ 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，將６Ｇ 與衛(wèi)星的最新研究成果介紹給讀者，我們組織了本專(zhuān)題。

６Ｇ 天地融合首先要解決網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難題。《空天地一體化場(chǎng)景中的６Ｇ 通感算融合與數(shù)字孿生技術(shù)》分析了６Ｇ 在通感算深度融合的需求與優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于通感算融合技術(shù)的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案，可對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行精確模擬與優(yōu)化?！锻▽?dǎo)遙一體化的應(yīng)急信息支援體系架構(gòu)研究》梳理了應(yīng)急管理的信息支援需求以及現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，提出空天地應(yīng)急信息支援體系，詳細(xì)闡述其物理架構(gòu)、功能架構(gòu)、服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)流程、評(píng)估指標(biāo)體系等。

手機(jī)直連衛(wèi)星已成為當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn)，也是未來(lái)６Ｇ 天地融合應(yīng)用對(duì)終端的必然要求?！度斯ぶ悄茯?qū)動(dòng)的手機(jī)直連低軌衛(wèi)星通信》引入人工智能技術(shù)，形成涵蓋接入、傳輸和資源調(diào)度的手機(jī)直連低軌衛(wèi)星智能通信方案，實(shí)現(xiàn)多復(fù)雜約束下有限資源與差異化業(yè)務(wù)需求的良好適配，為我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體制向智能化演進(jìn)提供參考?！睹嫦虼媪拷K端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析》以Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)為例，分析面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)路線的優(yōu)劣點(diǎn)，并提出發(fā)展建議?！痘谔ㄊ氖謾C(jī)直連與ＦＳＳ 系統(tǒng)的同頻共存研究》分析了衛(wèi)星跳波束與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)（ＦＳＳ）系統(tǒng)的共存場(chǎng)景及干擾情況，評(píng)估了多種干擾緩解策略對(duì)于保護(hù)ＦＳＳ 系統(tǒng)的效果。

衛(wèi)星通信與地面移動(dòng)通信相比具有高動(dòng)態(tài)、高頻偏等特征，物理層無(wú)線傳輸技術(shù)是衛(wèi)星融入６Ｇ的基礎(chǔ)技術(shù)?！陡邉?dòng)態(tài)條件下的星地兩步隨機(jī)接入增強(qiáng)方法設(shè)計(jì)》針對(duì)低軌衛(wèi)星在星地隨機(jī)接入速度慢、容量小、頻偏大等難題，設(shè)計(jì)了一種隨機(jī)接入增強(qiáng)方法，提高了隨機(jī)接入前導(dǎo)檢測(cè)成功率，增大了接入速度和容量?！兜蛙壭l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)切換管理：切換協(xié)議與算法》分析了高動(dòng)態(tài)環(huán)境下衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)切換管理的挑戰(zhàn)，總結(jié)了現(xiàn)有衛(wèi)星切換管理算法，討論了未來(lái)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)切換管理研究方向。《高速移動(dòng)場(chǎng)景的正交時(shí)頻廣義索引調(diào)制傳輸研究》針對(duì)低軌衛(wèi)星及其他高速移動(dòng)場(chǎng)景下信道快變和多徑等問(wèn)題，提出正交時(shí)頻空間與廣義索引（ＯＴＦＳＧＩＭ）調(diào)制解調(diào)方案，比傳統(tǒng)ＯＴＦＳ 方案具有更高頻譜效率?！斗呛献餍盘?hào)射頻域干擾對(duì)消技術(shù)研究》面向非合作干擾的射頻域抗干擾技術(shù)，提出了一種射頻域干擾對(duì)消系統(tǒng)架構(gòu)，能夠在缺失干擾先驗(yàn)信息的情況下有效抑制窄帶干擾與寬帶干擾。

星載多波束相控陣天線能夠有效提高傳輸增益和覆蓋靈活性，但仍有眾多關(guān)鍵技術(shù)亟待突破?！兑环N星載相控陣多波束高精度校準(zhǔn)方法》提出一種新型的高精度相控陣校準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)流程，并給出陣列的幅度和相位誤差計(jì)算方法，顯著提升了校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。《面向靈巧通信衛(wèi)星應(yīng)用的數(shù)字多波束成形研究》研究了一種新的數(shù)字信道化技術(shù)和數(shù)字波束成形原理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束同時(shí)處理不同的用戶(hù)信號(hào)，從而提高系統(tǒng)容量和傳輸效率?！痘冢停幔簦欤幔猓?ＳＴＫ 的低軌衛(wèi)星星座陣列天線共視方法》面向低軌星座的陣列天線協(xié)同調(diào)度需求，提出了一種天線共視方法，可對(duì)天線指向進(jìn)行修正并生成方位角及俯仰角修正表，可有效提升星座協(xié)同配合能力。

低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)路由和資源管理等方面的挑戰(zhàn)?！队糜谟?jì)算和傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)星間路由策略》提出了一種用于計(jì)算和傳輸?shù)男情g路由策略，能夠提高網(wǎng)絡(luò)總吞吐量，并降低端到端傳輸延遲。《高寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)載荷交換設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》面向衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)對(duì)高帶寬交換、低時(shí)延誤差、高可靠性等星載交換需求，給出基于宇航級(jí)ＦＰＧＡ 的星載交換模塊完整設(shè)計(jì)方案，并開(kāi)展系統(tǒng)性能評(píng)估?！洞笠?guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的立體可重構(gòu)資源管控架構(gòu)與方法》通過(guò)在空間部署不同功能等級(jí)的衛(wèi)星管控節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)資源的層次化管理，并提出基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多維資源調(diào)度策略，有效提高了資源利用率和保障服務(wù)質(zhì)量。《天地融合網(wǎng)絡(luò)中基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的計(jì)算卸載算法研究》針對(duì)低軌衛(wèi)星移動(dòng)邊緣計(jì)算（ＭＥＣ）資源調(diào)度難題，提出一種新的算法可有效降低計(jì)算卸載平均時(shí)延，并通過(guò)對(duì)星載計(jì)算資源劃分實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行處理能力。

綜上所述，本專(zhuān)題涵蓋６Ｇ 中衛(wèi)星通信、感知、計(jì)算等方面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)路由、衛(wèi)星載荷、資源管控等，希望能夠給廣大讀者了解和研究６Ｇ 提供有益的啟示和參考。最后，對(duì)各位作者的辛勤工作和精心撰稿表示衷心的感謝！