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卫星通信与地面５Ｇ

融合技术初探（三）

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汪春霆卢宁宁翟立君李宁

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•特稿专题

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6卫星5G融合的关键技术普勒可以小于载频的５％。５Ｇ目前设计的最大

为了实现卫星通信与地面５Ｇ移动通信的子载波宽度仅为４８０ＫＨｚ，更大的子载波配置

有效融合，应对由于卫星高动态、大空间尺对信道、编码的适配提出了新的要求。

度、卫星功率及载荷受限等一系列挑战，需要采用星历进行预先补偿是另一个可行办

在传输、频率管理及组网方面突破一系列关键法。卫星星历是一组描述卫星运动轨道某一

技术。时刻的轨道根数及其变化率的参数集。根据

卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及

6.1大多普勒频移下的多载波传输技术其速度，星历可以利用广播控制信道ＢＣＣＨ发

送到终端，终端可以利用该信息进行预先补

在３ＧＰＰ对于ＮＴＮ的设想中，建议星地采

用相似的多载波传输技术，而大多普勒频移是偿。但是低轨道卫星的也存在轨道位置保持

制约５Ｇ传输体制在卫星系统中应用的主要因问题，其一般可控制在１°以内。系统设计中

素，尤其是在非静止轨道的卫星移动通信系统必须利用上述多种方案来综合解决该问题。

中，由于卫星运动引起的多普勒频移与卫星轨

道高度、轨道类型、地球站纬度和在卫星覆盖6.2面向卫星物联网的短突发传输技术

区的位置具有一定的关系。当地球站看到卫星物联网是５Ｇ系统的典型应用场景之一，

从地平面升起或消失时有最大的多普勒频移；在基于卫星通信的物联网系统中，系统带宽

当卫星移动到仰角９０度位置时，多普勒频移为需求和限制应比地面ＩｏＴ接入系统带宽更窄，

零，但变化率达到最大。以４Ｇ衍生的ＮＢ－ＩｏＴ标准模式为参考，其基本

５Ｇ系统的基本传输体制仍为ＯＦＤＭ，带宽为２００ＫＨｚ，与５Ｇ刚刚确定的ＮＲ标准规范

［２］

的最小带宽颗粒度一致（即１２个子载波）；

ＯＦＤＭ和ＤＦＴ－Ｓ－ＯＦＤＭ系统对频率偏移均非常

敏感，很小的频率偏移都可能破坏子载波间的而时域上５Ｇ的ＮＲ标准也维持了０．５ｍｓ／１ｍｓ的时

正交性，从而产生载波间干扰（ＩＣＩ）并造成隙ＲＢＥ资源颗粒度范围。但从卫星接入来看，

［１］由于受限功率约束，极长的传输时延特征更

系统性能的严重下降。一般来说，采用了频

率同步算法后，要求归一化残余频偏不超过子为明显，因此可以进行适配卫星的适应性改

载波带宽的５％。造，主要方向包括：降低频域ＲＢＥ颗粒度，将

由于归一化残余频偏的大小是相对于子其空中接口最小资源颗粒度降低为大约６０ＫＨｚ

载波的带宽而言，采用可变子载波带宽的设（４个子载波）或者更小，形成更窄带的广域

计方案可有效抵抗残余频偏对系统性能的影

响。对于Ｌ频段来说，由于可用频带较窄，且

需要支持码率低至２．４Ｋｂｐｓ的话音业务，应采

用１５ＫＨｚ或者更窄的子载波设计。其次，Ｌ频

段要求较小的可用仰角（例如铱星系统设计

最小仰角低至１０°），在Ｌ频段的形成的最大

多普勒远大于１５ＫＨｚ，因此只利用常见的载

波同步算法不能解决这种