星地融合通信系统面临哪些挑战？

为满足关键技术指标要求，星地融合通信 系统面临着众多挑战，主要包括以下几点：

1.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。

2.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。

3.复杂而动态的干扰管理

在星地融合通信系统中，需要处理同一卫星通 信系统内的干扰问题、不同卫星通信系统间干扰问 题，以及卫星通信系统与地面移动通信系统之间的 干扰问题。在与 GEO 卫星系统共用频率时，非对地 静止卫星（NGSO）系统还需要实现规避对 GEO 系 统干扰的功能。同时，还要防止卫星通信系统对地 球探测、气象卫星等系统的干扰。更为复杂的是， 上述问题的处理需要随着卫星的运动、波束指向变 化等动态调整。

4.轻量化的协议

受载荷能力的限制和空间环境的约束，星地融 合通信系统应该保证星上处理的各层协议简洁、轻 量化，并便于软件 / 固件空间防护措施的实现。

5.多样化的终端

在星地融合通信系统中需要支持多种类型终端。 因终端的部署及使用场景不同，不同终端在能力上也 存在巨大差异，这将导致终端在工作频段、工作带 宽、峰值速率、动态适应性、业务类型、能耗等方面 可能存在较大的差异。因此，需要在通信协议、资源 调度编排、移动性管理、业务管理等方面适应多样化 终端的需求，这可能提高星载通信设备的复杂度。

6.高动态巨型空间承载网络

在星地融合通信系统中，低轨卫星数量可达数 千至上万颗，卫星间将通过星间链路组网，形成巨 大的空间承载网，典型跳数可达数十跳，且难以用 简单的方法把它分成多个固定的路由域。空间承载 网拓扑动态变化，缺少链路级弹性机制，设备级弹 性机制也很弱，而且激光星间链路的稳定性较弱。 因此，空间承载网络远比地面移动通信系统的承载 网络复杂，如何在这样的网络上实现满足服务质量 （QoS）要求的承载网将是一个巨大的挑战。