2025年 04期
征文通知:低空经济驱动下的空基通信与组网关键技术
<正>低空经济作为国民经济发展的新增长点,正在重塑传统产业结构和服务模式。《关于促进低空经济发展的指导意见》的发布,进一步加速了通用航空、无人机配送、低空旅游等新业态的发展。伴随着低空运载工具的快速普及和应用场景的不断拓展,低空资源利用与管理的智能化、网联化与安全化需求日益迫切。以低空无人机为主要载体的空基通信网络,为低空经济的蓬勃发展提供了至关重要的赋能与支撑。然而,低空复杂电磁环境、高动态网络拓扑变化、异构设备大规模接入、恶意干扰与非法入侵等问题,对空基通信与组网的系统架构、传输机制、资源管理和空域安防提出了严峻挑战。
面向人工智能的低轨卫星接入网无线资源管控架构研究
王卫东;童建飞;王程;焦凌霄;高谷九祥;随着宽带互联网、物联网等业务的迅猛兴起，卫星通信的应用领域持续拓展，卫星用户业务需求呈指数级增长，对卫星通信系统在容量、覆盖范围、服务质量及动态资源调度等方面提出了更为严苛的要求。传统卫星通信系统采用静态资源分配策略，暴露出资源利用率低、系统容量受限、服务质量波动大等问题。尽管多波束技术取得了一定进展，但现有技术在面对复杂多变的通信环境时，依旧面临着难以突破的理论瓶颈。低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星网络场景面临高动态性、强异构性与业务多样性等显著挑战，参照3GPP业务和系统架构工作组关于AI服务系统架构的讨论成果，提出一种融合集中与分布式控制思想的卫星网络资源管控架构。该架构运用分层式模块设计，通过构建多层次协同工作机制，旨在对空间与地面资源实现高效分配。此外，深入探究该架构所具备的关键能力，涵盖时频空码四维资源管理、对第五代非地面网络(5th Generation Non-Terrestrial Network, 5G NTN)体制的支持能力、星地协同机制、AI算法的部署与交互机制等。期望通过这些研究，为AI赋能LEO卫星无线电接入网(Radio Access Network, RAN)提供技术支撑，助力LEO卫星通信系统性能全面提升与跨越式发展。
无人机博弈对抗方法研究综述
吴杰宏;张楠;随着人工智能技术的迅猛发展，无人机凭借其体积小、机动性高、成本低等优势，在空中侦察与监视、协同火力打击以及战术支援等博弈对抗场景中展现出巨大潜力，正逐步演化为现代空战体系中不可或缺的关键力量。然而，高动态的信息流、战场通信干扰以及极端气候等不利因素限制了传统地面控制站的有效性，凸显了无人机自主决策与控制能力的重要性。为应对这一挑战，提出了一系列基于博弈论、优化方法和人工智能方法的新型高效对抗决策模型。尽管无人机自主决策与控制领域的研究取得了大量进展，但缺乏对其方法的系统性总结与综合分析。因此，分析、归类、总结了无人机博弈对抗自主机动决策方法，全面回顾了其最新研究进展。通过分析比较相关研究，着重阐述了无人机对抗领域研究的重难点以及已取得的成果，讨论了无人机对抗技术所面临的挑战，为未来的无人机协同对抗方法研究提供了启示。
卫星互联网传输与组网技术导读
朱立东;<正>卫星互联网是通过卫星实现全球联网的通信系统，为地面、空中和海上用户与设备提供网络接入服务。卫星互联网可理解为将地面互联网向空间延伸，利用卫星作为网络节点，按照高效利用、综合集成的原则，将太空中不同轨道的各种卫星、星座进行有机连接，形成一个与地面具有良好互联互通性能的大型复杂网络，并提供与地面互联网类似的应用服务。卫星互联网可以实现全球无缝覆盖，特别适合地面网络无法覆盖或覆盖不经济的区域，支持宽带上网、广域物联网、应急响应、航海航空、政府与国防应用等多样化业务。
加载非均匀超表面的车载卫星通信透明天线阵列
王霞;张翔宇;高建;为满足车载卫星通信的需求，提出了一种适用于车窗玻璃的透明超表面天线阵列。与传统超表面天线阵列相比，该阵列通过在微带贴片天线上加载非均匀超表面，利用其极化转换特性与多模谐振特性，显著提升了带宽并提高了增益性能。设计了一分四顺序旋转馈电网络，与超表面天线结合构建了2×2天线阵列，分析了阵元间距与阵面弯曲对天线阵列性能产生的影响。该阵列利用微铜网作为导体，聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly Ethylene Terephthalate, PET)为基底加工制备，仿真与实验结果表明，天线阵列的阻抗与轴比(Axial Ratio, AR)带宽分别为1.74～2.31 GHz与1.89～2.31 GHz,频段内增益峰值为13.1 dBi,阵面弯曲后阵列性能仍满足S波段卫星通信需求。所提天线阵列具有高增益、圆极化(Circular Polarization, CP)、透明性与共形性的特性。
跳波束通信卫星动态波位规划方法
马宁;赵毅;王松考;孙晨华;使用相控阵跳波束对通信卫星视场进行大范围捷变前，需要对跳波束的波位进行规划，目前的通用做法是依据地表经纬度或等分卫星方位俯仰角等方式实施静态规划。提出了一种可直接基于卫星终端的地理位置，综合运用空间坐标变换、最小集合覆盖、最小圆覆盖等算法，动态生成相控阵跳波束的波位数量和指向中心的方法。仿真结果表明，针对同等用户规模、相同位置分布，该方法较传统方法能够在不显著增加运算时间的前提下大幅节省相控阵波束的所需波位数量。
基于时频资源配置的低轨卫星动态跳波束技术
朱亮;戚少博;张洪铭;低轨卫星通信技术是解决偏远地区和远海区域高速通信问题的有效手段，低轨卫星可采用多点波束和频率复用等方法提升系统容量。不同地面区域用户存在非均匀性接入需求，导致基于平均资源分配方法的多波束系统最高可达性能受限。提出了一种基于迭代更新的时频资源配置方法，构建了基于多用户前导码的上行传输和基于多波束的下行传输模型。针对不同区域用户需求的非均匀性，分析了时频资源对跳波束系统效率和速率性能的影响，揭示了时频资源分配与用户需求间的内在关系。从用户实际需求与系统服务速率差、频谱效率、平均服务时延等方面对低轨卫星跳波束系统的性能进行了评估。结果表明，所提方法显著降低了系统平均服务时延，提高了系统服务效率。
基于分级负载均衡的LEO星座网络分区路由算法
林楷瀚;仇姝文;丁良辉;张亚生;何辞;王旭阳;大规模低轨(Low Earth Orbit, LEO)星座卫星网络分区路由算法将网络划分为多个区域，通过限制路由洪泛显著降低了网络信令开销。现有分区路由方法存在区域间信令冗余以及负载均衡度弱的问题，因此提出一种基于分级负载均衡的分区路由(Hierarchical Load-balancing based Partition Routing, HLPR)算法，通过优化区域划分以及区域间、区域内2级路径选择提升路由性能。在区域划分阶段，HLPR算法基于节点边界法设计了路由信令开销最小化的区域划分方法。域间路由基于低负载和多可用路径优先原则选择区域级路径，实现区域间负载均衡。域内路由通过路径负载容量最大化和多径均衡分流实现区域内负载均衡。仿真结果表明，与现有基于区域的卫星路由(Area-based Satellite Routing, ASER)算法相比，HLPR算法降低了平均路由信令开销，显著改善了吞吐量、丢包率和端到端时延等网络性能。
卫星网络拓扑可靠性分析：基于连通度与多径协同传输
李朕;虞志刚;章扬;李果;郭涛;卫星网络凭借广域覆盖、灵活组网、不受地面环境限制等优势，已成为6G研究的热点方向之一。与传统地面网络不同，卫星的高速运动导致星间的建立与维护面临诸多挑战。日凌现象、电离层闪烁及雨雪天气等复杂环境也会降低星间链路可靠性。与此同时，以激光为代表的高速星间链路技术目前仍处起步阶段，成熟度仍有待提高。这些因素都可能导致星间链路的故障，进而影响卫星网络的整体性能。因此，亟需探究星间链路故障对卫星网络可靠性的影响。分析了卫星网络规模对网络可靠性的影响，给出不同网络规模下星间链路故障率建议低于的阈值边界。讨论了卫星网络拓扑构型对网络可靠性的影响，给出网络连通性以及平均跳数随拓扑结构的变化关系。研究了多路径传输对网络可靠性的影响，基于门杰引理讨论了连通度随星间链路故障率的变化关系，仿真结果显示多路径并行传输方案能够将信息成功传输概率从76%提升至99%,以期为未来网络拓扑优化与可靠性提升提供有益的参考。
基于认知无线电的分步式博弈低轨卫星频谱共享策略研究
刘元媛;李伟;肖鑫;靳若凡;林辉;周平;钟明权;研究低轨多星座非同频使用下的动态频谱分配策略，提出认知无线电系统中基于分步式博弈的多低轨卫星空闲频谱动态匹配算法。算法第一层基于高低优先级星座间完全信息动态非合作博弈，以纳什均衡获取增大频谱利用率的共享策略；第二层构建多个低优先级星座需求与高优先级星座空闲频谱间非完全信息双边竞价拍卖博弈模型，结合贪婪算法局部最优解出全局最优的特性，在时域和频域实现了空闲频谱利用率的显著提升。