樹玉泉，蔚保國，彭歡，何健，尹繼凱

摘要：為了從基礎(chǔ)理論層面詮釋通信導航融合的原理，為通信導航融合研究提供引導和理論支撐，從無線電傳播的理論基礎(chǔ)和代表性公式入手，綜合考慮傳輸和測量2個核心要素，推導出通信導航一體化聯(lián)合似然概率、信道容量、網(wǎng)絡(luò)容量3個統(tǒng)一表征公式;以此為基礎(chǔ)，選擇了通信導航一體化波形并針對性設(shè)計了一體化接收機架構(gòu);提供了一體化系統(tǒng)架構(gòu)和資源管理方案2個角度的一體化系統(tǒng)實現(xiàn)思路，最終構(gòu)建了由一體化表征公式、一體化鏈路設(shè)計、一體化系統(tǒng)構(gòu)成的通信導航融合體系。結(jié)果表明，所建構(gòu)體系實現(xiàn)了數(shù)學機理、物理承載、應(yīng)用實現(xiàn)3個層面的通導融合，描繪了通信導航融合的整體框架，涵蓋了通信導航融合研究的主要領(lǐng)域，可為通信導航融合發(fā)展涉及的信號體制、交互協(xié)議、硬件設(shè)計等方面的研究提供參考和支撐。

關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù); 衛(wèi)星通信;衛(wèi)星導航;通導融合;一體化系統(tǒng);一體化表征

中圖分類號：TN911.23文獻標識碼：ADOI： 10.7535/hbgykj.2021yx06001

Research on communication and navigation fusion system

based on integrated representation formula

SHU Yuquan1，2，YU Baoguo1，2，PENG Huan3，HE Jian4，YIN Jikai1，2

（1.The 54th Research Insitute of CETC，Shijiazhuang，Hebei 050081，China;2.State Key Laboratory of Satellite Navigation System and Equipment Technology，Shijiazhuang，Hebei 050081，China;3.Hunan Vanguard Group Company Limited，Chenxi，Hunan 419503，China;4.Laboratory of Optoelectronic Countermeasures Measurement and Evaluation Technology，Luoyang，Henan 471023，China）

Abstract：In order to interpret the principles of communication and navigation fusion from the basic theoretical level and provide guidance and theoretical support for the research of communication and navigation fusion，starting from the theoretical basis and representative formulas of radio propagation，and comprehensively considering the two core elements of transmission and measurement，three unified presentation formulas of communication and navigation integration combining likelihood probability，channel capacity，and network capacity were derived.Based on this，the integrated waveform of communication and navigation was selected，and the integrated receiver architecture was designed specifically.Then，an integrated system implementation idea from two perspectives of integrated system architecture and resource management scheme was provided.Finally，a communication and navigation fusion system consisting of integrated representation formula，integrated link design，and integrated system was constructed.The results show that the system realizes the integration of communication and navigation at three levels：mathematical mechanism，physical bearing and application realization，the overall framework of communication and navigation fusion is depicted，and the main fields of communication and navigation fusion research are covered.It can provide reference and support for the research of signal system，interactive protocol，hardware design and other aspects involved in the development of communication and navigation integration.

Keywords：wireless communication technology;satellite communication;satellite navigation;integration of communication and navigation;integrated system;integrated representation

中國將在2035年前后建設(shè)更為泛在、更加融合、更加智能的國家綜合PNT（pointing，navigation，timing）體系，而通信與導航的融合將是其重要發(fā)展方向和建設(shè)內(nèi)容之一[1-3]。5G移動通信系統(tǒng)也明確了需要實現(xiàn)一定精度的定位能力[4]。此外，在未來天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，通信導航一體化融合是必要途徑之一[5-7]。

目前已建設(shè)了一系列的具有通信導航一體化特點的系統(tǒng)，以A-GPS、星基導航增強系統(tǒng)（SBAS）、地基增強系統(tǒng)（GBAS）等為代表的增強系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的基本思想是利用通信鏈路播發(fā)導航輔助增強信息，僅在應(yīng)用層實現(xiàn)了通信與導航的初步融合[8]。以CAPS、北斗RDSS等為代表的轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特點在于基于轉(zhuǎn)發(fā)式通信衛(wèi)星在實現(xiàn)導航測量的同時兼顧較低速率的通信能力[9]。可以看出目前的通導融合系統(tǒng)尚處于淺層融合階段，并未真正實現(xiàn)高速通信和高精度導航的深度融合。對通信導航融合的研究將具有十分重要的意義[10]。

通導融合新技術(shù)還處于起步階段，諸多學者對通導融合進行了研究。文獻[11]分析了面向5G的超密集組網(wǎng)下的定位技術(shù)，AOA，TDOA定位技術(shù)以及上下行定位技術(shù)，提出了一種面向5G的異構(gòu)融合一體化定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。文獻[12] 提出了一種基于非線性多基站分布式混沌隨機共振信號增強技術(shù)的無線通信系統(tǒng)定位方法，提升了基于通信基站進行定位的精度。文獻[13]針對天象一號低軌星設(shè)計了通導一體化的增強服務(wù)信號，并給出了該信號的頻點選擇、鏈路預(yù)算、碼型設(shè)計、調(diào)制方式、符號速率以及信道編碼實現(xiàn)方式等詳細描述。文獻[14]基于衛(wèi)星通信提出了一種連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通導一體架構(gòu)及其實現(xiàn)方案，采用的“查詢—應(yīng)答”式的測量策略，免去了收發(fā)測距終端存在的潛在風險，有效地提高了距離和鐘差的測量精度。文獻[15]提出了基于向量正交頻分復(fù)用（V-OFDM）調(diào)制的衛(wèi)星通信和導航一體化系統(tǒng)，并對信道分配、導頻設(shè)計、信道估計、信號檢測、碼元同步等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，取得了一系列創(chuàng)新性研究成果。文獻[16]對基于X射線的導航通信一體化進行了研究，以X射線的通導一體化中的關(guān)鍵技術(shù)為出發(fā)點，圍繞XCOM和XPNAV的相關(guān)衍生技術(shù)及技術(shù)間的功能聯(lián)系和互補對通導一體化展開研究和論述。

針對通信導航融合的研究，目前主流的研究集中在信號體制設(shè)計、系統(tǒng)架構(gòu)等方面，尚沒有深入到基礎(chǔ)理論層面。本文從通信導航一體化表征公式入手，通過研究通信導航的基礎(chǔ)理論，從數(shù)學表達層面實現(xiàn)了通信導航一體化的統(tǒng)一表征。利用統(tǒng)一表征提出了一體化的波形設(shè)計和接收機設(shè)計，并進行了深度融合通信導航一體化系統(tǒng)的設(shè)計。

1通導一體化融合體系設(shè)計思路

香農(nóng)理論從數(shù)學的角度定義了信息量，提出了信息熵的概念：

HX=-∫xpxlog pxdx。

進而提出了信道容量的概念，即信道輸出端接收到某消息（或消息序列）后，獲得的關(guān)于輸入端某消息（或消息序列）的信息量，也就是互信息：

IX;Y=HX-HXY=

HY-HYX=

HX+HY-HXY。

通信這一抽象的概念擁有了嚴格的數(shù)學表征，為信號波形設(shè)計、信道編碼、接收檢測等等一系列通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。而通信導航一體化系統(tǒng)與通信系統(tǒng)均屬于電子信息技術(shù)，物理底層原理相通。本文從香農(nóng)公式入手，嘗試將導航信息加入，提出通信導航一體化表征公式，為通導一體化波形設(shè)計、接收機奠定理論基礎(chǔ)，最終系統(tǒng)架構(gòu)、資源管理等技術(shù)將波形、接收機形成的鏈路進行整合形成通導一體化系統(tǒng)。

因此，通導一體化融合體系可以分為3層：通導一體化表征公式、通導一體化鏈路設(shè)計和通導一體化系統(tǒng)實現(xiàn)，如圖1所示。

在通導一體化表征公式層面，與通信系統(tǒng)的聯(lián)合似然概率公式、信道容量共識和網(wǎng)絡(luò)容量公式對應(yīng)，主要有信號收發(fā)角度的聯(lián)合似然概率統(tǒng)一表征公式、信道容量統(tǒng)一表征公式和系統(tǒng)容量角度的網(wǎng)絡(luò)容量統(tǒng)一表征公式。3個表征公式形成了無線信號收發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。

在通導一體化鏈路設(shè)計層面，通導一體化主要體現(xiàn)在一體化波形的設(shè)計以及一體化接收機的檢測。具備通信和導航能力的一體化信號是實現(xiàn)通信導航深度融合的物理層基礎(chǔ)。針對通導一體化信號設(shè)計對應(yīng)的接收機，進而同步實現(xiàn)通信和測量。

在通導一體化系統(tǒng)實現(xiàn)層面，主要參考現(xiàn)有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)，針對通信導航一體化的業(yè)務(wù)進行系統(tǒng)架構(gòu)和資源管理等方面的優(yōu)化設(shè)計。

2通導一體化融合體系構(gòu)成

2.1通導一體化表征公式

2.1.1聯(lián)合似然概率的統(tǒng)一表征公式

1）理論推導

通信導航一體化的最佳接收準則應(yīng)是數(shù)據(jù)和時頻參數(shù)聯(lián)合似然估計準則，在獨立性假設(shè)的前提下，分別進行通信的最大似然檢測和導航的最大似然估計等價于通信導航一體化的最佳接收。

通信導航一體化聯(lián)合似然概率的統(tǒng)一表征公式可以表達為

p（y|x，τ，fd）=p（y|x）·p（y|τ，fd），（1）

式中：x表示發(fā)送信號;y表示接收信號;τ為時延;fd為多普勒頻移。

該式表明，用最大似然法檢測時，可以認為發(fā)送信號x與導航方面的參數(shù)（時延τ和多普勒頻移fd）是相互獨立的，所以可以表示為兩部分的乘積。第1部分是對通信信號的檢測，第2部分是對導航參數(shù)的判決。

對式（1）做簡要證明。

由條件概率公式，有：

p（y|x，τ，fd）=p（y，x，τ，fd）p（x，τ，fd）。（2a）

p（y|x）=p（x，y）p（x）。（2b）

p（y|τ，fd）=p（y，τ，fd）p（τ，fd）。（2c）

由獨立性假設(shè)，有：

p（x，τ，fd）=p（x）·p（τ，fd）。（3a）

p（y，x，τ，fd）=p（x，y）·p（y，τ，fd）。（3b）

綜合式（2a），式（2b），式（2c），式（3a）和式（3b），可得式（1）。

2）通導信號檢測的指導性框架設(shè)計

在通信系統(tǒng)中，使接收信號的聯(lián)合似然概率最大化是接收機檢測理論上的最優(yōu)準則。此準則不僅適用于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，也可以推廣至廣義信息系統(tǒng)。通信導航一體化系統(tǒng)中的信號檢測示意圖如圖2所示。

如圖2所示，對于式（1）中的發(fā)送信號x，其包括通信信號xc與導航信號xn兩部分，而接收端只有一個接收信號y。對于廣義信息系統(tǒng)，按照信號檢測理論，對此系統(tǒng)進行信號檢測，最優(yōu)的檢測方法應(yīng)是聯(lián)合似然概率最大化。

從該系統(tǒng)設(shè)計的信號特征的角度分析，接收信號中與通信相關(guān)的部分是離散的數(shù)據(jù)，比如星座調(diào)制信號在發(fā)送信號中為離散信號點，而實際上觀測到的數(shù)據(jù)是有噪的連續(xù)波形信號。針對實際需求，可以分析接收信號的兩方面特征，一方面是在時延多普勒參量上的特征，另一方面是在數(shù)字域上承載的信號特征。對于導航而言，發(fā)送的信息是連續(xù)的少量信息，只涉及到時延τ和多普勒頻移fd。這種信息是隱式的，導航信號的波形隱含了收發(fā)信號的定時信息和多普勒頻移，并且二者都是連續(xù)分布的。因此，這種廣義信息系統(tǒng)是一個既有離散的顯式承載的數(shù)字信息又有連續(xù)的隱式承載的參數(shù)信息的混合信息系統(tǒng)。對這個混合信息系統(tǒng)進行最優(yōu)檢測，檢測方法應(yīng)是聯(lián)合似然概率最大化，即：

x^，τ^，f^d=argmaxp（y|x，τ，fd）。

從實際系統(tǒng)中信號檢測的過程來分析，所觀測到信號的聯(lián)合似然概率檢測可以拆分為2個步驟，首先檢測導航的似然概率，然后實現(xiàn)對通信數(shù)據(jù)的判決。對通信而言，同步是正常數(shù)據(jù)解調(diào)的基礎(chǔ)，從導航來看，同步之后就可以得到參量時延τ和多普勒頻移fd。因此首先完成的是時延τ和多普勒頻移fd的補償與估計，即完成了時頻同步。假設(shè)已經(jīng)實現(xiàn)理想同步的情況下，再進行解調(diào)與檢測，做理論上最大似然檢測，最后進行最佳解調(diào)和最佳譯碼的工作。

2.1.2信道容量的統(tǒng)一表征公式

1）理論推導

香農(nóng)理論指出，信道輸入、輸出之間的最大互信息決定了信道容量[17]。通信導航一體化系統(tǒng)的信道容量就是通信部分信道容量和導航部分信道容量之和。

關(guān)于通信導航一體化系統(tǒng)信道容量的統(tǒng)一表征公式可以表達為

I（X，τ，fd;Y）=I（τ，fd;Y）+I（X;Y|τ，fd），（4）

式中：τ為時間延遲，fd為多普勒頻移，分別是導航中的測距和測距的參數(shù);X代表發(fā)送的信號，對應(yīng)通信部分;I（τ，fd;Y）表示導航部分的容量;I（X;Y|τ，fd）表示通信部分的容量。

式（4）的證明過程如下。

根據(jù)信息論，符號熵、聯(lián)合熵、條件熵、互信息之間的關(guān)系[18]為

IX;Y=HX+HY-HXY。（5a）

HXY=HX+HYX。（5b）

由式（5a）可知：

IX，τ，fd;Y=HX，τ，fd+

HY-HX，Y，τ，fd。（6a）

Iτ，fd;Y=Hτ，fd+HY-HY，τ，fd。（6b）

IX;Y|τ，fd=HX|τ，fd+

HY|τ，fd-HX，Y|τ，fd。（6c）

由式（5b）可知：

HX|τ，fd=HX，τ，fd-Hτ，fd。（7a）

HY|τ，fd=HY，τ，fd-Hτ，fd。（7b）

HX，Y|τ，fd=HX，Y，τ，fd-Hτ，fd。（7c）

由式（6a），式（6b），式（6c），式（7a），式（7b）和式（7c），可證式（4）成立。

2）在通導一體化下的分析框架

通信導航一體化系統(tǒng)的信道可以看作廣義信道，如圖3所示，通信信息、導航信息和接收信息都是離散的序列信息。由上述定理，該廣義信道可以拆分為2個獨立的子信道，即通信信道與導航信道。

對于通信信道，信息論中通常采用信道容量來衡量通信信道的傳輸能力，也可以類似地采用容量的定義來度量導航信道的傳輸能力。

由信道容量的定義求信道容量，實際上就是求互信息IX;Y的極大值，因此求通信導航一體化系統(tǒng)的信道容量，關(guān)鍵在于尋求2個互為因果關(guān)系的自變量來表達互信息。在通信導航一體化系統(tǒng)中，接收機通常先檢測導航參數(shù)，對接收信號實現(xiàn)時頻同步之后再處理通信信號。對于導航檢測，導航參數(shù)τ和fd與接收信息Y滿足因果依賴關(guān)系，且二者之間是無條件的，因此導航部分的容量可表達為I（τ，fd;Y）。對于通信檢測，其發(fā)生在導航參數(shù)τ和fd檢測之后，發(fā)送信息X與接收信息Y同樣滿足因果依賴關(guān)系，但二者之間是有條件的，條件即已經(jīng)檢測出來的導航參數(shù)τ和fd，因此通信部分的容量可以表達為I（X;Y|τ，fd）。

2.1.3網(wǎng)絡(luò)容量的統(tǒng)一表征公式

1）理論推導

導航業(yè)務(wù)的本質(zhì)也是一種通信業(yè)務(wù)，只不過獲取的是定位信息，因此可以將不同的用戶對于導航的需求看作是相互獨立且隨機的，則可假設(shè)通信業(yè)務(wù)和導航業(yè)務(wù)呼叫流的到來分別服從參數(shù)為λ1和λ2的泊松過程，每個呼叫的持續(xù)時間分別服從參數(shù)μ1和μ2的負指數(shù)分布。系統(tǒng)有s條中繼線，其中通信業(yè)務(wù)占據(jù)了s1條中繼線，則導航業(yè)務(wù)占據(jù)了s-s1條中繼線。如果沒有空閑的中繼線，就拒絕新來的呼叫，并且被拒絕的呼叫不再進入系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖4所示。

在上述條件下，把通信、導航看作兩類泊松流，都送入網(wǎng)絡(luò)中心進行服務(wù)。兩類泊松流滿足一定的疊加性，按照泊松分布的疊加性以及愛爾蘭B公式，得到通信導航一體化的網(wǎng)絡(luò)容量公式。

Bs，s1，a1，a2=as11s1！+as-s12s-s1！∑s1r=0ar1r！+∑s-s1t=0at2t！。（8）

式（8）中，a1=λ1μ1，a2=λ2μ2分別為通信業(yè)務(wù)和導航業(yè)務(wù)到達服務(wù)器的呼叫量。

2）泊松假設(shè)下通導業(yè)務(wù)流分析示例

在圖4中，通信導航一體化排隊系統(tǒng)如圖4 a）所示，可以看作是如圖4 b）所示的2個子系統(tǒng)，以方便單獨觀察通信業(yè)務(wù)和導航業(yè)務(wù)的特點，其中s2=s-s1。

對于通信導航一體化系統(tǒng)，當導航業(yè)務(wù)的呼叫量a2為0時，該系統(tǒng)退化為純通信系統(tǒng)，此時s1=s，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)容量為

Bs，a1=as1s！∑sr=0ar1r！。（9）

當通信業(yè)務(wù)的呼叫流a1為0時，該系統(tǒng)退化為純導航系統(tǒng)，此時s2=s，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)容量為

Bs，a2=as2s！∑sr=0ar2r！。（10）

通信業(yè)務(wù)和導航業(yè)務(wù)所占據(jù)的最多中繼線均為s，但是不能同時達到，它們共享同一資源，因此為競爭關(guān)系，各自所能達到的最大網(wǎng)絡(luò)容量分別如式（9）和式（10）所示。

2.2通導一體化鏈路設(shè)計

通導一體化表征公式為一體化鏈路設(shè)計提供了理論支撐和指導。通導一體化鏈路設(shè)計包括兼顧通信與導航的一體化波形，以及具有通信和導航處理能力的一體化接收機。

2.2.1一體化波形選擇

通信導航一體化信號波形是實現(xiàn)通導一體化深度融合的必要途徑，設(shè)計合理的波形既能實現(xiàn)高速通信又可以實現(xiàn)高精度測量。本文采用OFDM-LFM信號[19]作為通導一體化波形，該信號有如下優(yōu)勢。

1）OFDM信號已在4G，5G領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，支持高速通信，且其多載波優(yōu)勢適合調(diào)整通信、導航信息的占比，便于靈活調(diào)整通信導航業(yè)務(wù)資源分配。

2）OFDM信號中子載波的帶寬較窄，在對抗多徑干擾上具有優(yōu)勢，而多徑干擾是影響導航定位的主要干擾之一，基于OFDM信號便于在室內(nèi)、山川等多徑明顯的地區(qū)實現(xiàn)導航定位。

3）LFM信號具有較好的自相關(guān)性，可提升測量精度，并且可以辨識更大的頻率偏移范圍，進而可在更高運動速度下支持高精度的測量。

可以看出，OFDM-LFM結(jié)合了OFDM信號和LMF信號二者的優(yōu)勢，可支持高速移動條件下的高速通信和高精度測量，并可有效對抗多徑干擾。

OFDM-LFM信號由正交的線性調(diào)頻矩形脈沖信號組成，時頻域結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。從圖5中可以看出，OFDM-LFM信號可以表示為

y（t）=∑M-1m=0∑N-1n=0dm，nφn（t）·rect（t-m·T），（11）

式中：N為子載波數(shù)目;M為碼元數(shù)目;dm，n為調(diào)制在第n個子載波上的第m個數(shù)據(jù)碼元;T為OFDM碼元周期;φn（t）為第n個線性調(diào)頻子載波。

φn（t）可以表示為

φn（t）=exp（j2πfnt+jπμt2），（12）

式中：fn為第n個子載波的載波頻率，fn可以表示為n·Δf，其中Δf為子載波的載波頻率間隔;μ=Bs/Tp為調(diào)頻頻率，其中，Bs為頻率變化寬度，Tp為脈沖寬度。

rect（t）為矩形窗函數(shù)，可以表示為

rect（t）=1，0≤t≤T，

0，其他。（13）

2.2.2一體化接收機設(shè)計

通導一體化波形確定后，需要對波形進行準確的接收，恢復(fù)出通信信息并獲得測量參數(shù)。與傳統(tǒng)的通信或?qū)Ш浇邮諜C不同，需要針對通導一體化信號的特點，結(jié)合第2.1，2.2節(jié)的統(tǒng)一表征公式，對通導一體化進行針對性的處理。本節(jié)對通導一體化的接收機進行設(shè)計，分別從一體化接收機結(jié)構(gòu)以及信號處理的角度進行接收機檢測技術(shù)的分析。通導一體化接收機如圖6所示。

一體化接收機首先通過射頻前端接收信號，然后通過相關(guān)器對導航中的時延和多普勒信息進行估計，并憑借估計出的導航相關(guān)信息獲得高精度的時間同步信息，從而輔助通信信號的同步進行OFDM信號的解調(diào)和譯碼。最后將所譯信息中通信部分取出用于通信，將導航信息與上述估計的導航信息結(jié)合進行導航中的定位解算。

圖7為一體化接收機中對于OFDM-LFM信號的處理流程。其主要分為3個步驟：第1步對接收到信號中的導頻進行時頻模糊函數(shù)分析，從中估計出時延和頻偏;第2步根據(jù)估計出的時延和頻偏進行導航中的測距和測速;第3步利用估計時延和頻偏進行時延補償和頻偏補償從而實現(xiàn)同步，并且根據(jù)對導航信息的估計分離出OFDM信號，之后進行OFDM信號的解調(diào)譯碼。

2.3通導一體化系統(tǒng)實現(xiàn)

2.3.1一體化系統(tǒng)架構(gòu)

參照當前常見的衛(wèi)星導航系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的架構(gòu)，通信導航一體化系統(tǒng)架構(gòu)按照3部分進行設(shè)計：空間段、地面段和用戶段。

通導一體化系統(tǒng)的空間段由通信衛(wèi)星和導航衛(wèi)星組成，衛(wèi)星之間采用一定的拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。地面段包含與通信相關(guān)的信關(guān)站、衛(wèi)星運控中心、網(wǎng)絡(luò)運控中心以及支撐導航的注入站、主控站和監(jiān)測站。用戶段則是各種承載通信和導航功能的一體化用戶終端?？臻g段主要考慮衛(wèi)星星座的拓撲結(jié)構(gòu)，即設(shè)計衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)。常見的星座拓撲結(jié)構(gòu)有星形拓撲、環(huán)形拓撲、網(wǎng)狀拓撲，這3種基本的拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)成更復(fù)雜的星座，比如復(fù)合型的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓撲等。地面段主要針對星座分布和服務(wù)區(qū)域考慮資源配置、站點布局等方面。用戶端主要是通導一體化終端的設(shè)計。

2.3.2一體化資源管理

一體化資源管理是指通信衛(wèi)星和導航衛(wèi)星的資源管理。資源管理過程由各個地面站配合完成，主要進行載波、時隙和功率的資源分配與管理。

空間段包含數(shù)百顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星的星上載荷包括多個點波束;地面段由信關(guān)站和網(wǎng)控中心組成。資源管理由信關(guān)站和網(wǎng)控中心配合完成，信關(guān)站向網(wǎng)控中心申請資源，可申請的資源有載波、時隙和功率。

如圖9所示，通導一體化資源管理的基本工作流程如下：1）用戶終端發(fā)起一個業(yè)務(wù)接入請求，該請求包含業(yè)務(wù)類型、QoS請求等參數(shù);2）資源管理模塊依據(jù)接入策略調(diào)用呼叫接入控制模塊，在滿足用戶需求的前提下，根據(jù)用戶終端的接入請求，對該用戶終端進行動態(tài)帶寬分配和分組調(diào)度;3）資源管理器將準許接入的確認信令反饋給用戶終端，用戶終端在收到確認信息后，就可以在分配到的時隙和載波下執(zhí)行相應(yīng)業(yè)務(wù)活動。

3結(jié)語

隨著電子信息領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和國家綜合PNT體系的建設(shè)，通信與導航的融合發(fā)展、協(xié)同增效成為必然趨勢。本文從通導一體化表征公式、鏈路設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)3個層面構(gòu)建了通信導航融合體系。該體系可為通導一體化研究提供系統(tǒng)性參考和引導。

通導一體化表征公式的推導證明了通信和導航2個領(lǐng)域在理論層面具備深度融合的能力，并為通導融合體系構(gòu)建了初步的理論框架。通導一體化鏈路是通導融合體系的具體實現(xiàn)，一體化波形和接收機為通導融合服務(wù)提供了物理層承載。通導一體化系統(tǒng)是通導融合的綜合性體現(xiàn)，在架構(gòu)和資源管理2個層面給出了相關(guān)的思考和初步設(shè)計。

通導融合體系非常復(fù)雜，涉及的關(guān)鍵技術(shù)復(fù)雜多樣，本文僅做了初步的探索，在通導一體化協(xié)議、多場景波形設(shè)計等方面還需要持續(xù)深入的研究。

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