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卫星互联网和5G通信融合关键技术研究

发布时间：2022-06-08T07:46:11.030Z来源：《中国科技信息》2022年第4期作者：姚劲松

[导读]现如今，5G已经进入商用时代。在这一背景下，

姚劲松

中国电子科技集团新一代移动通信创新中心，上海，200333

摘要：现如今，5G已经进入商用时代。在这一背景下，应当加大卫星通信、5G的融合研究，充分利用5G的优势促进卫星通信技术的发

展。文章就此展开了论述，先是简述了5G及星地融合通信的发展历史，接下来，分析了典型的地轨卫星通信系统，阐述了卫星通信与5G的

融合途径，最后简述了其融合技术。

关键词：5G网络；卫星通信；发展；展望

引言：

全球无缝隙通信、超远距离通信、巨量设备并发通信是未来移动通信领域的研究热点，其将随着人类对空间的探索而逐渐扩展到太空

高边疆、陆海远边疆以及物化虚边疆，带来人类生活和生产模式的根本性改变。当前，我国移动通信正处于5G商用和6G技术研究阶段。在

6G时代，无线通信、有线通信、卫星互联网等将融合成一个整体，包括移动无线网、光纤骨干网、低轨道卫星在内的所有平台共同协作，

来实现更有效、更高速、更安全、全方位的通信服务。有专家直接提出5G和卫星互联网融合就是6G的概念，由此可见5G网络和卫星互联

网相互融合，共同发展已经成为不可阻挡的趋势。

1.5G网络的概念及特点

1.15G网络的概念

网络是第5G五代通讯技术，理论传输速度可达每秒数十Gb。据欧盟“构建2020年信息社会的无线移动通信领域关键技术（METIS）”项

目称，5G是通过现有无线技术演进和开发补充性的新技术来构建长期的网络社会，通过集成多种无线接入技术，提供极限体验来满足用户

的不同需求，是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术集成后解决方案的总称，是真正意义上的融合网络。

1.25G网络的特点

网络5G主要有三大特点，其一，极高的速率（eMMB）：5G网络依靠4G的良好的技术构架，在此基础之上构建的新的技术，其目标是

最大10Gbps。5G具有高频的特点，5G网络可能使用的频谱是28GHz及60GHz，属于极高频，5G网络则通过大规模天线来解决高频通讯传播

的问题。其二，极大的容量（mMTC）：5G网络将在3GPP推出的窄带物联网技术基础上，通过降低信令开销更加省电，使用非正交多址技

术以支持更短终端接入。其三，极低的时延（URLLC）：5G网络将通过对帧结构的优化设计，将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层

上进行时延的优化，后期的5G信令的设计也会以降低时延为目标进行信令结构的优化。

星地融合通信的发展历史2.

有关星地融合通信的研究主要起源于上世纪90年代。虽然地面通讯为人们提供了便捷的通信服务，但是某些地形复杂的地区难以架设

基站。而卫星通信正能弥补这一不足之处，与地面通信充分融合，为人们提供通信服务。5G的出現，给星地融合发展提供了新的发展方

向，使得星地网络逐渐走向合作。下面介绍目前几个主流LEO（低地球轨道）卫星通信系统发展情况。

2.1OneWeb系统

OneWeb公司计划建造的OneWeb星座设计由900颗微小卫星组成，其中720颗将被发射到倾角为87.9°的1200km高度轨道，均匀分

布在18个轨道面，每个轨道面工作星36颗，辅以4颗备份星，以提供全球宽带互联网实时连接。

2.2StarLink系统

StarLink是比OneWeb更庞大的低轨道卫星通信系统。目前，StarLink的建设计划分为两步，首先向1150km轨道高度发射1600颗

卫星，然后再发射2825颗卫星并将它们分别安置在1110km、1130km、1275km和1325km这四个轨道高度上。

卫星通信与35G的融合途径

融合3.1架构

结合我国空间信息网络规划及有关研究，能够预测到未来卫星通信系统将会以高、低轨卫星混合轨道设计为核心，并利用高频段、低

频段多波束天线，在地面形成蜂窝覆盖，从而实现低速、宽带传输服务功能。这样终端用户在使用中就可以在不同的蜂窝热点区域间随意

切换。而利用5G可以使频谱配置、干扰管理等工作更加协调。具体来说，卫星系统的融合主要体现在以下五个方面：①覆盖融合。卫星网

络补充地面网络。但是两者仍相互独立，且提供不同的业务，使用