banner.jpg)
相關(guān)專題：
在2017年巴黎航展，歐空局通訊部主管Magali Vaissiere 和來自16家衛(wèi)星運營商、服務(wù)商及制造商的代表簽署了一份關(guān)于“5G衛(wèi)星”計劃的聯(lián)合聲明，旨在開發(fā)和利用衛(wèi)星在5G環(huán)境下的價值。歐空局局長Jan Woerner也出席了這次活動，這其中空客防務(wù)與空間公司起了不小的作用。
一直以來，地面通信技術(shù)從2G發(fā)展到4G，從僅僅滿足于語音通話到能觀看實時直播的視頻節(jié)目。以蜂窩基站為主的地面電信網(wǎng)絡(luò)可以說已經(jīng)深入到了我們每一個人的生活中。而衛(wèi)星通信作為一種現(xiàn)代通信手段卻走了另外一條道路。它高昂的通信成本對普通老百姓來說是束之高閣，成為少部分人和企業(yè)的專利。原本有天地差異的兩種通訊形式到底有沒有共同的需求，這就好比天地之間那一條時近時遠卻又美麗無比的地平線或者天際線，如果沒有看錯，它的交匯點的時間將會定格在2020年，今天你我所做事情的意義就在于當(dāng)它真的來臨時有資格可以動手畫上一筆，添上一彩，這距離世域公司和空客組建中歐聯(lián)合小組推動TDD方案作為5G衛(wèi)星唯一標(biāo)準(zhǔn)剛剛過去半年。
1、通訊頻率的重合
放眼望去，現(xiàn)在的地面通信技術(shù)正在朝什么方向發(fā)展？隨著通信技術(shù)的進步，我們對通信速率的要求越來越高，以毫米波通信為主的技術(shù)趨勢正在滿足人們對高速率通信的需求，隨著24Ghz以上頻譜逐漸被地面運營商使用，全面普及5G的時代已經(jīng)不遠了。有個很有趣的現(xiàn)象，24Ghz以上頻率原本就是留給衛(wèi)星通信使用的，在衛(wèi)星通信業(yè)內(nèi)我們把這個附近頻率稱之為Ka波段。在4G時代，我們由于頻率原因，沒有需求讓地面通信網(wǎng)絡(luò)接受并傳輸毫米波。鑒于大量低成本的終端設(shè)備的投入，技術(shù)上也沒用需求去發(fā)展可用于毫米波通信的多天線技術(shù)。然而正是今天，地面通信已經(jīng)開始使用毫米波的頻段，這恰好跟衛(wèi)星通信的頻段重合了。衛(wèi)星通信之所以昂貴，不利于普及跟其運營建設(shè)成本和終端成本是分不開的，它由于用戶數(shù)量及其的小，所有無法效仿地面通信那種以量終端的生產(chǎn)積累來彌補單位成本的高昂投入。如果我們換個角度去思考，如果這兩者需求重合了，普通手機終端開始有需求使用多天線技術(shù)甚至是原本高昂的晶圓級別的電子相控陣技術(shù)，而衛(wèi)星通信原本高昂的建設(shè)和終端使用成本可以通過規(guī)�；纳a(chǎn)的平攤。于是這導(dǎo)致了兩者的融合，這也是所謂的天地一體化。
那么實現(xiàn)這樣的天地一體化，除了頻率的重合，還有哪些地方最終會逐漸的融合呢？
2、“空中的基站”
首先整個終端硬件的高度融合，甚至在進行過特殊處理以后可以直接使用地面網(wǎng)的基帶芯片體系。傳統(tǒng)制造流程中我們開發(fā)的衛(wèi)星硬件本身無論如何跟地面計算機芯片技術(shù)對比是有巨大差距的，如今人手一個的手機其運算能力早已超越了5年前的筆記本的運算能力。對于衛(wèi)星來說，很多新的半導(dǎo)體技術(shù)無法在衛(wèi)星上得以應(yīng)用，我們需要為它單獨開發(fā)一套系統(tǒng)，這套系統(tǒng)往往在研發(fā)定型之后很多年都不會有升級或修改。眾所周知，傳統(tǒng)地面終端最大的一個優(yōu)勢就是更新?lián)Q代的周期短，技術(shù)普及的速度很快。如果衛(wèi)星制造產(chǎn)業(yè)引入了傳統(tǒng)手里制造業(yè)高度集成化，快速迭代的特點，那么以后每一次發(fā)射后的衛(wèi)星群都是建立在上一代衛(wèi)星基礎(chǔ)上的升級版。甚至于我們還能引入智能制造中軟件部分在線升級的特點，讓衛(wèi)星在太空中就能實現(xiàn)對其自身軟件系統(tǒng)的升級和改造，可以說在很大程度上提高了衛(wèi)星星座的性價比，降低了建設(shè)風(fēng)險。
3、天線技術(shù)的重合
星載相控陣天線與基站的相控陣天線以及平板電掃描天線與手機的Massive MIMO大規(guī)模天線技術(shù)的重合（當(dāng)然這里我們以基片襯底集成陣列天線為例子）。衛(wèi)星通訊要實現(xiàn)在低軌傳輸毫米波，并使得到達地面的波束擁有更高的增益，就必須使用相控陣技術(shù)，通過點波束的方式集中能量，降低在大氣傳輸過程中的損耗。而對于地面終端，無論是平板電掃陣還是多天線MIMO其實都是對相控陣天線原理的使用。地面終端通過頻譜復(fù)用和多波束合成，使得無論是接受地網(wǎng)傳輸?shù)暮撩撞ㄟ�是衛(wèi)星高考傳輸?shù)暮撩撞ǘ汲蔀橐环N可能。由于都需要在較小的空間內(nèi)集成較多的發(fā)射天線，已較小的功率實現(xiàn)多波束的覆蓋，兩者在此之前無論如何也不能想象有一天其射頻芯片都采用了昂貴的GAN氮化鎵工藝，而今天這項技術(shù)將逐漸在消費電子領(lǐng)域普及。
4、信道模型與傳輸體系
5G新型編碼技術(shù)對衛(wèi)星通訊效率的提升。衛(wèi)星通訊一般都采用轉(zhuǎn)發(fā)器模式，就是所謂的透明轉(zhuǎn)發(fā)，其本身并不對信號進行處理，無論是信源編碼還是信道編碼，跟最近5G大會以華為公司為主導(dǎo)的企業(yè)主推的Polar Code方案（5G控制信道eMBB場景編碼方案），以及以高通為代表的企業(yè)提出的LDPC（碼數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案)相比還是明顯差距的。一旦衛(wèi)星本身使用了5g的基帶芯片，一旦連衛(wèi)星的信號編碼體制都跟5G高度一致，可支持早期5G新空口功能，支持包括新型多址、新波形、編碼調(diào)制、多頻段支持等關(guān)鍵技術(shù)。這就導(dǎo)致了衛(wèi)星和基站傳下來的信號沒有本質(zhì)上的差異，這就好比你家的路由器被放置在天上而已，天網(wǎng)從此成為地網(wǎng)的一種補充和擴展。當(dāng)然很多人提到衛(wèi)星通訊是否能在信道模型方面做到跟地面一致，畢竟衛(wèi)星跟地面基站比一個高度高，一個在不斷移動，對波束切換，管控，多普勒效應(yīng)都提出了考驗，尤其是未來5G網(wǎng)絡(luò)將普遍使用SDN技術(shù)，衛(wèi)星通信網(wǎng)是否能使用這種架構(gòu)也是問題。對此我們認(rèn)為，如今要讓5G天地一體化走到什么程度，需要的是推動，不排除IMT2020和3GPP在最終定方案的時候把衛(wèi)星的因素考慮進標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)然如果不行，我們亦可以在最大程度上共用地面通訊協(xié)議的同時做兩套協(xié)議方案，讓智能終端在切換天地波束的時候也使用這兩套協(xié)議，本身都是對tcp/ip的兼容。
唯有建立在這種模式上的高通量寬帶衛(wèi)星星座方案才能實現(xiàn)真正意義上的天地一體化融合，才能真正意義擁有海量的用戶市場，才能在高度競爭的年代屹立不倒。
定于2018年發(fā)射的全球首顆5G毫米波通訊實驗星（江蘇一號）
