星地协同传输技术

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星地协同传输技术
在空天地一体化网络系统中,星地协同传输可充分发挥空间通信系统广域覆盖和地面通信系统宽带传输的优势，对系统中时间、空间、频率和功率等多维资源进行统一调度，以实现资源的最优化配置。

针对不同的业务场景，星地协同传输有不同的应用模式。一般来讲，广播信息或小数据包可通过卫星进行传输，而高速数据业务包则由地面移动网络进行传输。通过星地协同实现海量热点内容的广域分发，可以有效缓解地面骨干网的传输压力，提高网络整体传输能效，实现资源高效绿色集约使用。目前，将卫星通信与地面通信有机结合，构建星地协同传输系统，实现未来无线通信全区域、全方位覆盖，是学术界和产业界热点探讨的话题。

地面通信与卫星通信采用统一的网络架构与空口技术是实现星地协同传输的前提。未来6G空天地一体化网络系统中的底层关键技术将以6G地面网络关键技术为主，通过开展适配性研究,将6G地面网络关键技术应用于卫星通信。适配性研究需要考虑抗多普勒能力强、低 PAPR、支持灵活频谱共享等方面的特性。一种典型的星地协同传输实现方式是终端同时与卫星站点和地面站点建立连接，卫星站点与地面站点间可以通过动态接口进行信息交互与资源调度。卫星站点可以作为主小区提供基本信令传输，同时地面站点可作为辅小区提供高速率数据传输。星地协同传输还面临以下主要技术问题:
频谱共享
在传统的频谱资源分配机制中，陆地通信与非陆地通信使用的频段是分离的。在星地协同传输场景中，星地之间共享频谱资源是必然的趋势。频谱共享可分为静态/半静态频谱共享与动态频谱共享两种模式。对于静态/半静态频谱共享模式，可以从空天地一体化网络中的无线传输特点、网络拓扑特点以及业务特点等方面提取有效的信息，设计有效的静态/半静态频谱共享机制。对于动态频谱共享模式，目前主流方案包括基于频谱感知的机会频谱接入以及基于数据库辅助的频谱接入方法。其中，前者基于认知无线电技术自动检测周围无线电环境，智能调整系统参数以适应环境变化，从时间、空间、频率等多维度感知空闲的频谱资源。后者则是通过建立完善的数据库以实现动态频谱共享，通过查询数据库的方式确定一定时间一定区域内空闲频谱资源。

干扰协调
干扰协调是实现星地协同传输重要保障。在空天地一体化网络中，存在各种各样的干扰场景。例如，不同网络之间的干扰，相同网络中不同节点之间的干扰，同一节点收发链路之间的干扰等。面对空天地一体化网络的干扰协调问题，可以从以下三个方面展开研究:
干扰建模:空天地一体化网络存在网络时空拓扑变化快，干扰行为与干扰场景复杂多变等特性，传统的静态分析与描述方式不再适用。未来需要从空天地一体化网络的干扰场景、干扰特征、干扰机理以及多维度的变化关系进行分析建模。
干扰感知:陆地节点与非陆地节点存在非常大的相对运动，这使得干扰环境复杂，干扰信号在时、频、空域等多个维度不断变化。现有的基于某一个域提取特征参数进行干扰感知的方式已经不能满足需求，需要结合网络自身特点及干扰类型进行分析，从多个维度研究影响感知决策结果的因素，建立一套完善的干扰评估体系。
干扰协调方法:结合空天地一体化网络特点以及干扰场景，研究并改进现有传统的干扰协议/抑制方式以适应天地一体化异构网络的干扰协调需求。此外，也可以从通信、控制、AI等多学科融合的角度出发，研究新型智能化的干扰协调方法。

星地同步
星地间保持严格同步是实现星地协同传输的必要条件。在空天地一体化网络中，空间节点的位置动态变化，时空尺度极大等特性，给星地之间同步带来了技术挑战。星地之间同步主要包括星地站点之间的同步以及终端与星地站点之间的同步。此外，不同星地链路的时频变化率差异大，终端维持多条星地链路之间的同步带来的算法复杂度与开销较高。

移动性管理
星地协同传输过程中，移动性管理是重要的一个环节。在空天地一体化网络中，移动性管理需要解决水平和垂直方向上的移动性问题以及网络节点带来的被动移动性问题。其中，对于水平和垂直方向上的移动性，首先需要考虑垂直方向上的移动性如何进行表征，另外还需要考虑如何融合水平方向上的移动性问题。不同的表征方式中，移动性的管理策略也会略有不同.对于网络节点带来的被动移动性问题,需要终端设备具备一定网络覆盖判断的能力，以保证业务的连续性。同时要求网络协助终端应对网络节点带来的被动移动性问题，辅助终端进行测量，完成小区选择重选、切换等。

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