地面移動通信網(wǎng)絡過幾代的發(fā)展，其網(wǎng)絡拓撲結構較為固定，傳輸較為穩(wěn)定可靠，服務質量較好。然而，傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡的缺點也十分明顯，不僅需要相關基礎設施的支持，而且通信覆蓋范圍有限，在人跡罕至的高山、沙漠以及廣闊的高空、海洋等區(qū)域無法做到有效覆蓋。此外，由于網(wǎng)絡結構通常較為固定，在發(fā)生自然災害或遭受人為蓄意破壞時，地面網(wǎng)絡通信可能中斷。無線接入需求的區(qū)域不于人口密集的城區(qū)，未來還一步擴展到高空、海洋、沙漠等人口稀疏區(qū)域實施軍事監(jiān)控、大氣和海洋環(huán)境監(jiān)測等行為。與地面通信系統(tǒng)相比，通信(如同步或中、低軌道等)具有覆蓋范圍廣、通信容量大、不受地理條件限制、適用業(yè)務類型廣泛等諸多優(yōu)勢，極大地拓展了信息傳輸?shù)目臻g和時間尺度，是真正全球覆蓋的網(wǎng)絡，是搶險救援的重要器材，也是軍隊全域作戰(zhàn)的手段。作為國家重要的空間基礎設施，通信通過動態(tài)的星間與星地微波鏈路將地面、海洋、空間與深空中的信息獲取節(jié)點、信息存儲節(jié)點、信息處理分發(fā)節(jié)點、信息使用節(jié)點緊密連接，可支持高動態(tài)、多樣化、寬帶、高可靠實時傳輸，廣泛服務于通信保障、遠洋航行、應急救援、導航定位、航空運輸、測控等重大應用。但是，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡依賴視距通信，對位于城市中心、人口密集區(qū)域的用戶而言，由于各種建筑物的遮蔽，僅依靠提供的通信服務質量顯然不如地面網(wǎng)絡穩(wěn)定。在從,加國由關大能在由要其川求大的井半發(fā)高中杜開合期業(yè)王隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機器學計算、區(qū)塊鏈等技術的蓬勃發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡呈現(xiàn)出許多新趨勢。國際電聯(lián)定義了泛在網(wǎng)絡(ubiquitous network)，即個人和無線設備無論何時何地何種方式以少技術限制接入到服務和通信;并描繪了泛在網(wǎng)絡愿景:5C(融合、內容、計算、通信、連接)和(任意時間、任意地點、任意服務、任意網(wǎng)絡、任意對象)。泛在網(wǎng)絡的基本特征是泛在通信和萬物互聯(lián)，對單一的地面通信或通信帶來了巨大挑戰(zhàn)，也為兩者的融合發(fā)展提供了良好機遇。

本書在回顧地面移動通信和通信歷史及現(xiàn)狀的基礎上，通過分析蜂窩通信和通信繼續(xù)展面臨的挑戰(zhàn)，可以發(fā)現(xiàn)兩者融合發(fā)展的巨大優(yōu)勢。由于地面網(wǎng)絡的局限性以及傳統(tǒng)網(wǎng)絡無法實現(xiàn)真正意義上的全球覆蓋，將成熟的移動通信網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)有機融合所構成的星地協(xié)同傳輸網(wǎng)絡，可發(fā)揮地面網(wǎng)絡和網(wǎng)絡各自的優(yōu)勢。同時，兼顧人口地區(qū)的有效覆蓋以及人口密集區(qū)域的可靠通信，能有效地提升網(wǎng)絡資源的利用率和用戶的服務質量。隨著無線通信朝移動化、異構化、全球化和多網(wǎng)系融合的方向發(fā)展，以及綠色無線通信的提出，使無線通信由追求寬帶高速向追求效率和環(huán)保轉變，一體化組網(wǎng)方式下的協(xié)同傳輸架構充分挖掘時域、頻域、空域等多維空閑頻譜資源�；�于星間、星地協(xié)同處理，具有組網(wǎng)靈活、切換便捷、資源分配、有效擴展無線網(wǎng)絡覆蓋范圍與保證移動用戶服務質量等優(yōu)勢，已成為下一代無線通信網(wǎng)絡的架構和研究之一。天地一體化信息網(wǎng)絡同深�？臻g站、量子通信、量子計算機等項目成為批部署的面向30年的國家重大科技專項。依托國家實驗室、國家重大專項以及國家自然科學等項目的支撐，我國在天地一體化信息網(wǎng)絡基礎理論和關鍵技術方面的研究取得一定成果，但是相比于歐美等發(fā)達國家在該領域的研究強勢和核心專利的擁有程度還處于明顯弱勢地位。因此，迫切需要面向未來天地一體化運行服務的新手段、新途徑、新模式，開展更高和更深層次的應用基礎理論研究，一步構建天地一體化的移動通信網(wǎng)提供理論依據(jù)和技術儲備。

全目前，針對星地融合認知網(wǎng)絡的研究主括兩種傳輸架構:一是基于覆蓋區(qū)域內地面中繼站對信行轉發(fā)的協(xié)同中繼傳輸，主要利用時域和空域維度資源;二是基于認知無線電技術網(wǎng)絡協(xié)同頻譜共享，主要利用頻域、碼域等資源。盡管協(xié)作和認知技術的引入能夠有效提升星地融合網(wǎng)絡性能，但是為了提高頻譜利用率，地面蜂窩系統(tǒng)與通信系統(tǒng)使用相同頻率時，就必須要考慮網(wǎng)絡間同頻問題�；�于上述分析，在頻率資源受限的條件下，如何基于星地融合網(wǎng)絡實際模型對網(wǎng)絡間問題展開研究，一步保證與地面網(wǎng)絡共存、提高信息傳輸?shù)挠?

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在此，作者要感謝一起奮斗的同事們括:林敏研究員、朱衛(wèi)平教授、鄭淦教授.Symeon Chatzinotas教授、Wong K-Kit教授、歐陽鍵副教授、顏曉娟副教授等，他們對本書的完成給予了很多的建議和幫助。此外，還要感謝為本書的整理及校對而辛勤工作的學生們。

另外，感謝陸程大學全軍優(yōu)秀博士學位論文出版資助對本書的資助，感謝國家自然科學項目(編號:61901502，71392，61371255，601517)、人力資源與社會保障部全國博士后創(chuàng)新人才支持計劃(編號:BX0101)、國防科技大學科研計劃項目(編號:ZK18-02-11)、江蘇省自然科學項目(編號:BK131068)、國防科技大學高層次創(chuàng)新人才青年培養(yǎng)計劃、移動通信國家實驗室項目(編號:12D15)對本書的資助。

隨著研究工作的深入，我們深刻體會到，本書所反映的研究工作雖然取得了一展，但對于整個天地融合網(wǎng)絡來說，所取得的成果只是“滄海一粟”。盡管本書作者查閱了大量的相關資料，借鑒了眾多研究成果，但受到知識儲備、研究深度、廣度和能力水平所限，疏漏和不妥之處在所難免，懇請各位讀者不吝批評指正。

后，對本書中所借鑒和引用參考文獻的作者，對在本書編寫過程資料支持和幫助的所有人員，以及對在本書的成稿過程中提出寶貴建議的專家學者表示衷心的感謝!