2023星地融合通信白皮书

今天分享的是【2023星地融合通信白皮书】 报告出品方：中国信科&中信科移动

精选报告来源：全球行业报告库

| 星地融合通信驱动力

√卫星通信用户的大众化

传统的卫星通信用户是政府、军队、专业机构和专业人员。随着人类活动空间的拓展，卫星通信逐渐走向普通个人，以手机为中心的个人移动通信业务与应用越来越需要“手机直连卫星”，以避免专用卫星通信终端引起的各种问题与不便。手机能灵活地接入星、地网络，省去卫星专用终端，可降低用户使用成本，并能提升手机用户体验，这无疑是星地融合通信的重要市场驱动力。

√万物智联的需求

以信息传递和应用处理为中心的万物智联不仅需要低成本局域物联网连接，也需要经济的广域物联网连接，以支持信息的快速交互与共享，实现融合的业务与应用。星地融合通信为地面偏远地区、中高空域和临近空间的万物智联提供了更加便捷和经济的技术手段。

√卫星通信和地面移动通信产业链共享

地面移动通信拥有数十亿的用户、强大的技术队伍和完备的产业链。但卫星通信目前只有百万级的用户量，并且其参与人员与产业规模也远远低于地面移动通信，这也是卫星通信设备和运营成本高、技术更新慢的一个重要原因。如何充分利用地面移动通信的产业链，如何把普通移动通信用户发展为卫星通信用户，是运营商面临的两个重要问题，而“星地融合通信”则为这两个问题的解决提供了技术路径。

| 星地融合通信的典型应用场景

星地融合通信在个人移动通信、交通运输、航空航海、电信、物联网、航天、应急救灾等领域都有广泛的应用场景。

√个人移动通信场景

手机是目前最为常用的个人通信工具，在有地面移动网络覆盖的情况下，可以通过地面移动网络接入；在没有地面移动网络信号的地方，或者因不可抗力导致地面移动网络失效时，手机可以通过卫星接入到网络，实现真正意义上的无缝覆盖和随时随地接入。

√交通运输场景

无论是行驶在陆地上的专业车辆、火车，还是航行在江海湖泊上的船只，都有专业通信、数据回传、或向乘客提供网络接入的需求。当有地面移动网络或专用网络覆盖时，可以通过地面网络接入；当进入到沙漠、无人区、江海湖泊中心时，可以通过卫星接入。

| 星地融合通信愿景

星地融合通信网络，是一个星地立体通信网络，由地面网络、临近空间网络和天基网络组成。其中，地面网络主要包括地面蜂窝基站、卫星信关站和核心网；临近空间网络包括无人机和临空接入平台；天基网络主要包括高中低轨卫星通信载荷与平台。星地融合通信网络使用统一的网络架构和标准体制，使用一体化的无线接入、传输和网络技术，使用一体化的星地协同无线资源分配与业务管理，为多种通信设备提供宽带或窄带接入服务，满足天基、空基、海基和陆基用户随时随地通信需要。星地融合通信使得卫星通信和地面移动通信在通信技术、元器件、通信设备、通信网络、通信系统、通信业务与应用方面得以深度融合，极大地降低成本，提升用户体验，促进整个产业的良性发展。

手机直连卫星是星地融合通信的一个重要方面，使得应用最广泛的移动通信终端与覆盖范围最大的卫星网络紧密结合，是增强终端能力与网络覆盖广度的重要途径，是对基于专用终端、提供话音及低速率数据业务的传统卫星通信的重新定义，是面向6G真正实现随遇接入、无缝覆盖的重要举措。手机直连卫星的星地融合通信系统的基本愿景为：系统在全球范围内提供无缝覆盖及不间断服务，手机用户可以随时随地接入地面移动网络或/和卫星网络，并能在它们之间无感知地切换。

| 关键技术指标

√峰值速率

未来星地融合通信系统的卫星应具有部分或全部基站功能，每颗卫星支持数十至数百个波束。对于为低增益（几分贝以内）天线的终端（如手机、物联网终端）提供接入服务的波束来说，单波束下行峰值速率可设在10～50Mbps之间；对于为高增益（30dB以上）天线的终端（如VSAT终端）提供接入服务的波束来说，单波束下行峰值速率可设在50～1000Mbps之间；每颗卫星的容量可设定在10～100Gbps之间。

√多普勒频移

多普勒频移由信号频率、卫星与终端/信关站之间的相对径向速度决定，对于常用的Ku和Ka频段的低轨卫星通信系统来说，多普勒频移可高达数百千赫兹；对于常用的C和X频段的低轨卫星通信系统来说，多普勒频移也可超过100千赫兹；对于常用的L和S频段的低轨卫星通信系统来说，多普勒频移也有数十千赫兹。在低轨卫星通信系统中，不仅多普勒频移绝对值很大，而且多普勒频移的变化率也比较大，因此，多普勒频移对同步、随机接入、信号检测等有明显的影响，星地融合通信系统应具有容忍大多普勒频移的特性。

| 主要技术挑战

√同一通信体制对多种迥异部署环境的适应性

对于卫星通信而言，信道环境受轨道、频率、终端天线类型等方面的影响，信道以强莱斯信道为主。对于高轨卫星通信系统来说，传播时延和信道衰减问题突出；对于中低轨卫星通信系统来说，多普勒频移、信道衰减、传播时延和时间漂移问题突出。卫星通信虽然传输路损很大，但同一卫星覆盖范围内的终端间的信号强度差异比较小，通常只有十分贝左右。此外，对于采用全向天线或低增益天线的低频段卫星通信终端来说，多径效应的影响不容忽视。而对于地面移动通信而言，信道环境明显不同于卫星通信系统，其典型特征包括：较强的多径衰落、微秒级的传播时延、线性射频通道（含功放）、终端到基站之间信号强度差异可达数十分贝。上述差异对统一空口设计带来巨大挑战。

√有限数量波束与充分覆盖需求之间的差距

跳变波束虽然能够按照业务需求动态调整卫星覆盖、增加系统容量，但因跳变波束数量有限，系统往往需要在波束效率与覆盖率之间寻求折中方案。如何利用有限的波束覆盖更广阔的区域，将是卫星星座设计和通信体制设计需要面对的一个重大挑战。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

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