6G 與衛星導讀

特邀策劃人

汪春霆

研究員，中國衛星網絡集團有限公司科技委副主任，工信部通信科技委常委；入選國務院特殊津貼專家、新世紀百千萬人才工程國家級人選、中國電子學會會士、中國通信學會會士；現擔任國家科技部“十四五”重點研發計劃“多模態網絡與通信”專項總體專家組副組長，國家第六代移動通信（６Ｇ）技術總體專家組專家。榮獲國家科技進步一等獎１ 項，省部級科技進步一等獎４ 項、二等獎１ 項；授權發明專利１５ 項，出版專著３ 部，發表論文５７ 篇。

內容導讀

當前，以移動通信為代表的新一代信息技術日益融入經濟社會發展各領域全過程，深刻改變著人類生產方式、生活方式和社會治理方式。２０２３ 年６ 月，國際電信聯盟發布“６Ｇ 愿景”，預計面向２０３０ 年及未來的６Ｇ 將增強無處不在的泛在連接，實現人－機－物的極致互聯，提供感知、智能等新質服務；提出通過衛星網絡彌補地面網絡覆蓋空白，進一步縮小全球數字鴻溝。通過天地融合方式實現全球泛在連接、按需覆蓋，將進一步降低部署及運營的能耗與成本，促進６Ｇ 綠色、可持續發展。但長期以來衛星與地面網絡相對獨立發展，其網絡架構、技術體制、產業生態、商業模式難以有機銜接，因此衛星相關技術成為６Ｇ 未來發展的關鍵點和難點。

鑒于上述情況，為前瞻布局６Ｇ 技術，促進６Ｇ技術交流，推動６Ｇ 國際標準化工作，將６Ｇ 與衛星的最新研究成果介紹給讀者，我們組織了本專題。

６Ｇ 天地融合首先要解決網絡架構難題。《空天地一體化場景中的６Ｇ 通感算融合與數字孿生技術》分析了６Ｇ 在通感算深度融合的需求與優勢，提出了一種基于通感算融合技術的數字孿生網絡實現方案，可對物理實體進行精確模擬與優化。《通導遙一體化的應急信息支援體系架構研究》梳理了應急管理的信息支援需求以及現狀和挑戰，提出空天地應急信息支援體系，詳細闡述其物理架構、功能架構、服務系統、服務流程、評估指標體系等。

手機直連衛星已成為當前技術熱點，也是未來６Ｇ 天地融合應用對終端的必然要求。《人工智能驅動的手機直連低軌衛星通信》引入人工智能技術，形成涵蓋接入、傳輸和資源調度的手機直連低軌衛星智能通信方案，實現多復雜約束下有限資源與差異化業務需求的良好適配，為我國衛星互聯網技術體制向智能化演進提供參考。《面向存量終端的手機直連衛星技術現狀及發展分析》以Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的手機直連衛星技術為例，分析面向存量終端的手機直連衛星技術路線的優劣點，并提出發展建議。《基于跳波束的手機直連與ＦＳＳ 系統的同頻共存研究》分析了衛星跳波束與衛星固定業務（ＦＳＳ）系統的共存場景及干擾情況，評估了多種干擾緩解策略對于保護ＦＳＳ 系統的效果。

衛星通信與地面移動通信相比具有高動態、高頻偏等特征，物理層無線傳輸技術是衛星融入６Ｇ的基礎技術。《高動態條件下的星地兩步隨機接入增強方法設計》針對低軌衛星在星地隨機接入速度慢、容量小、頻偏大等難題，設計了一種隨機接入增強方法，提高了隨機接入前導檢測成功率，增大了接入速度和容量。《低軌衛星互聯網用戶切換管理：切換協議與算法》分析了高動態環境下衛星網絡切換管理的挑戰，總結了現有衛星切換管理算法，討論了未來衛星網絡切換管理研究方向。《高速移動場景的正交時頻廣義索引調制傳輸研究》針對低軌衛星及其他高速移動場景下信道快變和多徑等問題，提出正交時頻空間與廣義索引（ＯＴＦＳＧＩＭ）調制解調方案，比傳統ＯＴＦＳ 方案具有更高頻譜效率。《非合作信號射頻域干擾對消技術研究》面向非合作干擾的射頻域抗干擾技術，提出了一種射頻域干擾對消系統架構，能夠在缺失干擾先驗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，但仍有眾多關鍵技術亟待突破。《一種星載相控陣多波束高精度校準方法》提出一種新型的高精度相控陣校準方法，簡化了校準流程，并給出陣列的幅度和相位誤差計算方法，顯著提升了校準的準確性。《面向靈巧通信衛星應用的數字多波束成形研究》研究了一種新的數字信道化技術和數字波束成形原理，實現多個波束同時處理不同的用戶信號，從而提高系統容量和傳輸效率。《基于Ｍａｔｌａｂ／ ＳＴＫ 的低軌衛星星座陣列天線共視方法》面向低軌星座的陣列天線協同調度需求，提出了一種天線共視方法，可對天線指向進行修正并生成方位角及俯仰角修正表，可有效提升星座協同配合能力。

低軌衛星互聯網的網絡拓撲動態變化，帶來網絡路由和資源管理等方面的挑戰。《用于計算和傳輸的動態星間路由策略》提出了一種用于計算和傳輸的星間路由策略，能夠提高網絡總吞吐量，并降低端到端傳輸延遲。《高寬帶衛星網絡載荷交換設計與實現》面向衛星互聯網對高帶寬交換、低時延誤差、高可靠性等星載交換需求，給出基于宇航級ＦＰＧＡ 的星載交換模塊完整設計方案，并開展系統性能評估。《大規模衛星網絡的立體可重構資源管控架構與方法》通過在空間部署不同功能等級的衛星管控節點實現對大規模衛星網絡異構資源的層次化管理，并提出基于深度強化學習的多維資源調度策略，有效提高了資源利用率和保障服務質量。《天地融合網絡中基于深度強化學習的計算卸載算法研究》針對低軌衛星移動邊緣計算（ＭＥＣ）資源調度難題，提出一種新的算法可有效降低計算卸載平均時延，并通過對星載計算資源劃分實現多任務并行處理能力。

綜上所述，本專題涵蓋６Ｇ 中衛星通信、感知、計算等方面的網絡架構、無線通信、網絡路由、衛星載荷、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，對各位作者的辛勤工作和精心撰稿表示衷心的感謝！