你注意到了吗？近年来，夜空的星星似乎变得更多、更“忙碌”了。这并非错觉，而是以“星链”（Starlink）、OneWeb等为代表的低轨卫星星座正在密集部署。部署这些卫星的目的是构建一个覆盖全球的太空互联网，让网络信号无处不在。2020 年，卫星互联网被正式纳入我国“新基建”范畴，其战略地位不言而喻。

卫星互联网的优势是显而易见的。无论是在偏远山区、广袤沙漠、浩瀚海洋等地面移动通信信号难以覆盖的区域，还是在地震、洪水等自然灾害导致地面通信设施瘫痪的紧急关头，卫星都能提供强大的通信能力。然而，与如今已深入寻常百姓家、拥有全球 57 亿用户的 5G 地面移动通信相比，全球卫星通信用户总数（包括“星链”的 800 万用户）尚不足千万。

为何卫星通信经历了多年发展，却仍未走出类似 1G“大哥大”时代用户规模小、成本高、体验受限的困境？核心挑战在于，传统的卫星通信技术体制多样且互不兼容，无线传输性能相对不足，组网和业务支持能力较弱。这好比在高速铁路遍布的时代，各个地区仍在使用不同轨距的慢速火车，难以实现高效的互联互通和规模化效应。而地面移动通信从 1G 到 5G，最终实现了全球统一标准，技术先进，支持全球无缝漫游，形成了强大的规模经济。那么，能否让卫星通信“搭乘”地面移动通信的成熟快车，实现跨越式发展？又该如何实现手机直连卫星，让每个人手中的普通手机在无地面信号时也能连接太空网络？这些问题，将中国信息通信科技集团有限公司（以下简称“中国信科”）团队引向了“星地融合”这条充满希望的新赛道。

自 2014 年起，中国信科团队就开始系统性地研究基于地面移动通信技术的卫星通信创新路径。得益于中国信科从 3G 的 TD-SCDMA 到 5G 大规模天线技术的深厚积累，团队领军者陈山枝于2018 年在业界首次创新性地提出了“5G体制兼容、6G 系统融合”的星地融合发展技术路线。具体来说，“5G体制兼容”是指，在现阶段，让卫星通信系统采用与地面 5G 网络兼容的技术体制。这样做的好处是能最大程度地利用 5G 成熟的产业链、芯片、终端生态，快速提升卫星通信的能力和降低部署成本。“6G系统融合”则着眼于更长远的未来，指的是在 6G 系统设计之初，就将卫星网络与地面网络作为一个有机整体进行统一架构设计，实现真正意义上的空天地一体化网络。

这一由中国团队率先提出的技术路径，逐渐获得了国际同行的广泛认同。欧洲空间局（ESA）在 2022 年的论文、欧洲无线电频谱政策组（RSPG）在2025 年发布的 6G 战略报告中，都提出了类似“5G集成设计，6G统一设计”（5G integrated design，6G unified design）的观点。特别是在 2025 年 3 月的 6G标准研讨会上，全球卫星运营商协会（GSOA）等 50 多家公司一致支持地面与卫星通信标准的统一设计，卫星通信正式成为 6G 标准第一版本的重要组成部分。这标志着中国信科团队的前瞻性判断符合全球技术发展趋势，“5G 体制兼容、6G 系统融合”已成为卫星通信实现规模化、高质量发展的一条切实可行之路。

理论有了，但其与现实之间仍然横亘着一条鸿沟。将设计精巧的地面移动通信技术“搬”到太空，面临着前所未有的严峻挑战。卫星高速运动（低轨卫星时速高达 2.7 万公里以上）、星地之间超远距离（高轨卫星距地3.6万公里）、太空环境恶劣、卫星平台资源严格受限等一系列问题，都使得星地融合之路困难重重。针对这些世界性难题，中国信科团队从无线传输、网络架构、系统组网等核心层面进行了重点攻关，最终突破了一系列关键技术（见图 1）。

图1 星地融合的挑战和关键技术突破

第一，高动态条件下的时频精准同步与信道感知传输技术。大家可以想象，当一颗低轨卫星以“子弹”般的速度掠过天空，它与地面终端之间的通信链路，其传输延迟和多普勒频移（类似于高速火车驶过时汽笛声调的变化）都在剧烈、快速地波动。这会导致信号接收困难，甚至无法锁定。团队提出了创新的精准时频同步与可靠接入技术，以及基于卫星信道感知的高可靠传输技术，好比给高速运动的卫星和地面终端之间安装了一个智能“稳定器”，有效克服了链路质量的剧烈波动，实现了星地链路的稳定高效传输。

第二，敏捷高效的低复杂度波束管控技术。卫星通过相控阵天线形成一个个波束，像“信号聚光灯”一样照射地面。要让这些波束既能灵活指向特定区域，又能随着卫星运动快速跳变，同时在多颗卫星间协同工作，避免相互干扰，在星上有限的计算资源下是极大的挑战。团队研发的低时延、低复杂度星载相控阵动态波束赋形方法，以及多星多波束高效协同传输技术，系统考虑了卫星载荷在功耗、重量、器件能力等方面的约束，在保证工程可实现性的同时，显著提升了星载波束赋形效率、多星协同传输能力与资源利用率，有效保障用户按需服务，显著提升了传输速率和系统整体性能。

第三，低时延高可靠卫星移动性管理技术。由于卫星不停运动，用户终端需要频繁地从一颗卫星的覆盖区切换到另一颗。在高速动态变化的网络拓扑下，如何实现平滑、不间断的切换，并快速准确地找到特定用户进行定向寻呼，是保障通信连续性的关键。团队提出的低时延高可靠星间切换与服务连续性保障机制，以及面向低轨卫星的低开销精准寻呼方法，有效解决了卫星切换易失败、信令开销大、寻呼效率低等问题，让用户在卫星网络下也能享受“丝滑”的连续服务体验。

第四，弹性可重构的星地融合网络架构。星地融合移动通信网络是由高轨、中低轨卫星和地面网络共同构成的一个立体化网络。这些不同轨道、不同能力的网络节点如何高效协同？团队提出了按需可重构的星地融合网络架构，以及基于星载用户面功能（UPF）的适变弹性网络传输技术，使得数据业务能够更智能、更快捷地在天地间分流和路由，突破了星上资源受限下的网络协议设计难题，实现了灵活组网与协同传输。

技术突破若想惠及全球，就必须融入国际标准。团队深知标准话语权的重要性，因此深度参与了国际电信联盟（ITU）和第三代合作伙伴计划（3GPP）等国际标准化组织的工作。该团队代表中国，在 3GPP 首次实现了 5G NTN（非地面网络）标准的牵头立项，累计牵头立项 21 项，占比全球的约三分之一，排名第一。团队提出的上行动态定时补偿方法、基于场景自适应的 HARQ 传输机制、符号级精准跳波束控制机制、基于用户位置与信号测量的联合切换方法以及 UPF 上星等关键技术方案，被采纳为 5G NTN 国际标准的核心内容。 同时，团队在 ITU 主持制定了多项星地融合关键标准，并联合牵头 5G 卫星标准制定和 6G 星地融合研究，将技术成果写入6G 卫星未来技术趋势报告。这些努力，不仅彰显了我国在星地融合领域的技术领先性，也为全球产业的健康发展贡献了中国智慧。

理论、技术、标准最终要转化为实实在在的产品和设备，才能真正落地生根。基于上述核心技术创新，团队成功研制了包括星地融合核心网、星载基站、星载相控阵天线、卫星通信终端及测试仪表等全套系列设备。为了推动整个产业生态的发展，团队还建立了星地融合开放实验室和系统实验室，为合作伙伴提供了完整的端到端测试环境。目前，这些设备已规模应用于我国卫星互联网建设及手机直连卫星技术试验，显著提升了我国在该领域的产业竞争力。特别值得一提的是，团队还牵头承担了世界无线电通信大会 WRC-27 相关议题的研究，致力于为手机直连卫星规划核心频率资源，这对于未来普通手机直接接入卫星网络至关重要。

近日，中国信科陈山枝团队长期耕耘的“面向星地融合的卫星移动通信关键技术与应用”项目，凭借其项目成果与贡献（见图 2），荣获 2025 年度中国通信学会科学技术奖特等奖。这份荣誉是里程碑，更是新起点，团队将继续探索空天一体化的通信奥秘，服务国家战略与人民需要。面向未来，团队已研制了 6G 星地融合端到端试验平台，正在开展基于 6G 新空口的星地融合关键术研究。下一步，团队将重点突破导遥感算融合、多星协同传输、多轨道网络接入、卫星网络路由优化等更前沿的技术，并积极开展 6G NTN 国际标准的制定工作。

图2 项目成果及其贡献

中国信科团队的愿景是，通过持续创新，加快 6G 星地融合技术在更广泛场景的商用部署步伐，最终构建一个覆盖全球、随遇接入、安全可靠的空天地一体化信息网络。这不仅将彻底改变我们的通信方式，为经济社会数字化转型提供坚实底座，更将为消除数字鸿沟、促进全球均衡发展贡献中国力量。

作者：陈山枝、孙韶辉、康绍莉、缪德山、徐晖

〔陈山枝，中国信息通信科技集团有限公司（CICT）副总经理、总工程师、科技委主任，无线移动通信全国重点实验室主任，美国电子电气工程师学会会士（IEEE Fellow），长期从事无线移动通信技术研究、标准制定及产业化工作，主要研究方向包括 6G、卫星互联网、车联网；孙韶辉，中国信科副总工程师，无线移动通信全国重点实验室副主任；康绍莉、缪德山、徐晖，中信科移动和无线移动通信全国重点实验室，系统研究高级技术专家〕

稿件来源：2025年10月《科技纵览》