I.背景
A.无线短距通信市场趋势
无线短距通信是指收发双方通过无线电波传输信息，且传输距离为室内的几十米到室外的上百米。无线短距通信使得用户和短距通信设备可以在有限空间内低速移动，且始终保持着网络连接。在过去的30年中，诸如WiFi、蓝牙、Zigbee和NFC等短距离无线连接技术已经彻底改变了我们生活的世界，使得一个庞大的连接设备生态系统成为可能。这一生态系统的安装基数在2023年达到480亿台设备。
图1.典型无线通信设备传输速率和传输距离总览(from MOKO SMART)
然而，连接设备市场的持续创新和增长依赖于短距离无线连接技术的进一步演进。消费者和物联网应用的多样性使得单一技术无法满足所有市场需求。与此同时，未来的使用案例需要无线技术在几乎所有指标上进行改进，包括吞吐量、延迟、稳健性、可靠性、功耗、覆盖范围、安全性、可扩展性、效率、尺寸、成本、互操作性、灵活性和部署密度等。这些增强将使短距离无线技术能够在现有应用案例中实现更好的性能，开拓新的市场机会，并促进跨多个行业垂直领域创新用户体验的发展。这种演变形成了短距离无线技术竞争与互补的格局，有多种不同的可行技术，每种技术都有其优点和缺点，针对一系列消费者和商业用例。典型无线通信设备传输速率和传输距离见图1。
图1.典型无线通信设备传输速率和传输距离总览(from MOKO SMART)
在所有传统的无线短距通信技术中，WiFi和蓝牙的市占率之和超过了一半。鉴于星闪技术部分性能对标WiFi和蓝牙，所以参考WiFi和蓝牙的市场趋势对分析星闪的未来市场潜力非常重要。根据图2，WiFi设备的全球总出货量是连年递增的。WiFi全球市场规模被预测会从2023年的14.5万亿美元增长到2028年的39.4万亿美元，年平均复合增长率超过22.2%。2009/2013/2019/2020/2024。产品落地约2年后明显挤占前代市场份额。从技术迭代来看，特别是WiFi7和WiFi6的对比，技术朝着更高数据传输速率和更低时延的方向发展。
图2.WiFi设备的历史出货量及预测(from IoT business news)
根据图3，蓝牙的总出货量也是连年递增的。蓝牙的全球市场规模被预测会从2022年的52.93万亿美元增长到2028年的98.24万亿美元，年平均复合增长率超过13.1%。蓝牙的接口主要有两种，一种是基础模式BR/数据传输模式BDR，统称为Classic，另外一种是低功耗模式BLE。目前，支持BLE的下游设备已经占97%，只支持BR接口的蓝牙设备只有3%。BLE单模与BLE+BR双模的出货量越来越接近。
图3.蓝牙设备的历史出货量及预测(from Bluetooth SIG)
B.星闪联盟发展历程
星闪技术在此背景下发布，其相关标准由星闪联盟负责制定。星闪联盟的发展历程如下：
(1)星闪联盟于2020年9月22日由华为牵头成立，有80多家成员单位。
(2)2021年底，完成制定星闪1.0系列标准，构建了基于星闪接入层、基础服务层和基础应用层在内的核心端到端架构。(3)2022年11月，星闪联盟产业峰会正式发布了星闪1.0标准，并发布《星闪无线短距通信技术(SparkLink1.0)产业化推进白皮书》。此时成员单位发展到200多家。(4)2023年8月，华为将星闪无线短距通信技术引入鸿蒙生态，发布了搭载星闪技术的华为Mate60系列手机。(5)2023年9月，华为发布了平板电脑Mate Pad Pro 13.2，与第三代M-Pencil组合成为首款星闪终端产品。
当前，星闪联盟已有500多家成员单位，包括行业机构、汽车厂商、芯片和模块厂商、应用厂商、ICT企业和科研单位等，覆盖了无线通信行业上中下游。其中芯片、模块厂商和汽车厂商占据比例前两位。
II.星闪发展自驱力
2019年5月15日，美国商务部把华为和中兴等中国公司列入“实体清单”，对其进行制裁和封锁。随后，包括蓝牙技术联盟、WiFi联盟、SD联盟、国际固态技术联盟、USB联盟等在内的众多国际技术组织加入到封锁行列。他们宣布暂停了华为的成员资格，从官网删除了华为的名字，并取消了对华为的技术授权。几天后，华为公布了一种被称为超级蓝牙的技术。这项技术除了涵盖传统蓝牙的所有功能之外，性能上还有提升。2019年5月21日，在英国伦敦的荣耀20手机发布会上，华为正式公布了这项技术。有趣的是，在发布会的前一天，WiFi联盟、蓝牙联盟等行业组织，又恢复了华为的成员资格。事件告一段落之后，华为决定联合国内的企业，共同成立了一个新的技术标准联盟。这一主张得到国家相关机构的支持。2020年9月22日，在中国信息通信研究院的号召下，星闪联盟正式成立。国际标准化组织原主席张晓刚担任联盟理事长，中国信通院副院长王志勤担任副理事长，中国工程院院士邬贺铨担任联盟专家委员会主任。除去外部压力和政策支持的驱动外，短距无线通信的下游应用中出现了越来越多的新场景以及当前无线短距通信技术无法满足的新需求，主要集中在智能汽车、智能终端、智能家居、和智能制造等领域。它们对无线短距通信技术提出了更为苛刻的要求，包括不同程度的低时延、高可靠性、精确同步、高速率、多并发连接、高信息安全性及低功耗的性能提升。现有的主流无线短距通信技术，如蓝牙和WiFi，难以满足这些复杂和多样化的需求。星闪提供两种空口接入技术：星闪基础接入技术(Sparklink Basic，简称SLB)和星闪低功耗接入技术(Sparklink Low Energy，简称SLE)。(空口技术即空中接口技术，定义无线信道的频段、带宽、接入时机和编码方法等，是区分不同无线通信技术和对比性能的最显著指标。)SLB部分性能指标对标WiFi6及其以上。它顺应了WiFi技术迭代规律，并在时延和并发数量有数量级的突破，主要应用于车载主动降噪、无线投屏、工业机械运动控制等业务场景。SLE具有低功耗特征，部分性能指标对标蓝牙低功耗模式( Bluetooth Low Energy，简称BLE)，但在时延、数据传输速率和并发数量上有显著优势，主要应用于耳机音频传输、无线电池管理系统、工业数据采集等业务场景。
A.网络架构
星闪系统将不同设备区分为管理节点(G节点)和被管理节点(T节点)。在具体的应用场景中，单个G节点管理一定数量的T节点，G节点与这些T节点连接共同完成特定的通信功能。单个G节点以及与其连接的T节点共同组成一个通信域。以手机连接无线耳机并进行音频播放为例，手机作为G节点，无线耳机作为T节点，共同完成音乐播放操作。手机和无线耳机构成了一个通信域。部分场景下可能存在多个通信域，他们之间可以通过高级/一般通信域进行区分，由高级通信域进行资源协调，实现多域之间的协调共存。
B.协议栈架构
星闪系统协议栈分为应用层(OSI57层)、网络与传输层(OSI34层)和接入层( OSI12层)，见图4。接入层有分为物理层( OSI1层)和数据链路层( OSI2层)。物理层实现物理比特流传输功能，数据链路层实现传输模式控制、加解密以及资源调度、数据封装等功能。对星闪技术的评估围绕着空口(主要包括物理层和数据链路层)展开。
图4.星闪的协议栈架构
C.SLB空口技术细节
SLB使用正交多载波(OFDM)波形，支持极低时延无线帧，最大支持16载波共320MHz带宽，最高速率支持编码速率0.92的信道编码、1024QAM调制和8流多路并行传输。这是星闪低时延、高可靠、精同步和高并发的技术基础。
1.波形
SLB采用循环前缀正交频分复用(CP-OFDM)波形传输。CP-OFDM系统使用多个正交子载波并行传输数据，可以高效传输数据并且有效对抗信道频率选择性衰落带来的影响。(信道频率选择性衰落是指传输信道对信号不同的频率成分有不同的随机响应，信号中不同频率分量衰落不一致，引起信号波形失真。)但是在数据传输过程中，CP-OFDM对子载波的正交性有严苛的要求，所以对载波及采样时钟的频偏非常敏感。CP-OFDM符号在时域上包含循环前缀和有效数据，有效数据的长度为64Ts，其中Ts是物理层的基本时间单位，Ts=1/fs，fs=30.72MHz，Ts=0.03255μs。循环前缀的长度通常是根据信道的时延确定的。当循环前缀的长度大于信道时延的最大值，可以确保接收端接收到的符号不会与前一个发送重叠，因此抵消信道引起的多径效应，避免符号间的干扰。循环前缀有常规型和扩展型，分别处理不同传输距离应用；常规型长度为5Ts=0.163μs，扩展型长度为14Ts=0.456μs。数值上相近于5G的0.146/0.52μs，低于WiFi6的0.8/1.6/3.2μs。通常认为，较短的循环前缀长度对应较短通信距离应用场景。星闪SLB载波带宽最小为20MHz向上支持规格40/60/80/100/160/320MHz的载波带宽，分别由连续多个20MHz的载波聚合方式组成。更大的载波带宽通常代表更大数据吞吐量。20MHz载波由连续39个子载波组成，如图5所示，子载波间隔480kHz，按照对应频率从低到高的顺序依次编号为#0#1…#38，其中#19子载波为直流子载波，不承载信息。在一个20MHz工作带宽中，最低频率和最高频率各预留部分资源不放置可用子载波。
图5.SLB子载波划分
3.帧结构
SLB采用时分双工模式。时分双工属于全双工，即允许两个设备同时相互进行数据传输；与全双工对应的是半双工，即允许二台设备之间的双向资料传输，但不能同时进行。时分双工，是利用时间分隔多任务技术来分隔发送及接收的信号。它利用一个半双工的传输来模拟全双工的传输过程。时分双工在非对称网络(上传及下载带宽不平衡的网络)有明显的优点，它可以根据上传及下载的资料量，动态的调整对应的带宽，如果上传数据量大时，就会提高上传的带宽，若数据量减少时再将带宽降低。SLB的超帧格式如图6所示，每超帧包含48个无线帧，每超帧持续时间为1ms，每个无线帧的持续时间为20.833μs。其中G符号代表G节点向T节点发送的符号，T节点代表T节点向G节点发送的符号，SG/ST分别代表G/T符号中可用于开销符号的符号资源，每个无线帧的开销符号资源可灵活配置为0、1或2个符号，GAP是G链路符号和T链路符号的切换间隔。采用常规循环前缀时，无线帧支持14种G符号T符号配比；采用扩展循环前缀时，无线帧支持12种G符号T符号配比。灵活的G/T符号配比可以满足不同应用场景下不同链路方向业务速率的要求。
图6.SLB的超帧结构
D.SLE空口技术细节
SLE使用单载波传输而非SLB的多载波，带宽支持1/2/4MHz，调制方式支持GFSK、BPSK、QPSK和8PSK。通过采用Polar信道编码提升传输可靠性，减少重传节省功耗，精简广播信道功能和业务以减少拥塞可能。具体细节尚未公布。SLE同样具有高吞吐、高可靠、低时延、高并发的技术特征。目前，星闪联盟已公布了星闪1.0空口技术的性能指标。本文使用的信息均来自于星闪1.0。根据星闪联盟的产业化推进白皮书，2024年星闪联盟已经完成了星闪2.0的标准化工作。(1)峰值速率。从单流峰值来看，星闪20MHz物理层单流峰值速率达到115Mbps。这个数值基本持平5G的110Mbps和WiFi6的122~143Mbps。总的说来各系统峰值吞吐大同小异，都把当今物理层技术发挥到了极致。需要考虑SLB和WiFi7的最大带宽为320MHz，而WiFi6的最大带宽为160MHz，因此SLB和WiFi7最大理论传输速率接近WiFi6的两倍。
(2)空口时延。SLB的空口时延为20μs。高于WiFi5的10ms三个数量级，高于WiFi6的25ms两个数量级；达到了业界最低空口时延。
(3)可靠性。SLB的可靠性大于99.999%。持平于WiFi6及以上。
(4)并发能力。SLB支持4096用户接入，并支持1ms内80用户数据并发。WiFi6最多仅支持256用户接入。虽然在实际应用中，在信号穿墙减弱后，这些数字都会打折。
(5)同步精度。小于1μs，定时精度±30ns。
(6)抗干扰能力。SLB使用Polar数据信道编码，最小工作信噪比-5dB。相比传统短距实现覆盖增益+3dB。
在评估SLB的性能指标时，我们发现SLB在传输速度、可靠性、同步精度、抗干扰能力以及安全性方面与WiFi7相当。因此，在传统应用场景中，预计SLB将占据WiFi6/7当前所持有的一部分存量市场份额。鉴于WiFi技术已形成的固有生态系统、稳定的供应链和用户使用习惯，SLB面临相当大的竞争压力。然而，SLB在低延迟和高并发能力方面的性能显著超过WiFi6/7，使其在有这些特定需求的应用场景中占据优势。这为SLB和WiFi共存、在不同用例中利用各自优势的互补市场结构奠定了基础。星闪SLB的低时延、高可靠、精同步和高并发特性的技术详情见附注。
(1)峰值速率。SLE支持12Mbps的数据传输。是传统的蓝牙BLE数据最大传输速率2Mbps的6倍。
苹果的增强蓝牙专利US2019/0104424A1，已用在了Vision pro 3上，它的数据最大传输速率为8Mbps，低于SLE。
SLE支持4.6Mbps音频传输，实现CD级音质的高清音频。传统的BLE加上高通的Aptxlossless解码技术，音频传输速率达到1.2Mbps，只能提供标清音频。
(2)空口时延。SLE支持250μs完成一次交互。蓝牙BLE的时延依旧在毫秒量级，至少小于SLE一个数量级。
(3)并发能力。SLE支持256用户接入。
(4)网络覆盖及拓扑。最小信噪比为-3dB，支持一对一单播及一对多组播。
在对星闪SLE性能的评估中，我们发现SLE在数据传输速率上明显超过传统蓝牙BLE，特别是在音频传输方面，SLE能够实现CD级无损音质的传输。除此之外，SLE在减少传输延迟和增加并发连接数方面也显示出了显著的优势。目前BLE技术的发展方向是针对特定应用场景优化性能，已存在不同版本。作为互补定位的技术SLE，深入挖掘下游在低功耗、低延迟和高并发性能上的需求，对于其技术进步和市场竞争力至关重要。
A.智能汽车
智能汽车领域近年来随着电动化、智能化、网络化、共享化的推进，车辆内部功能变得日益复杂丰富。特别是随着自动驾驶技术和车舱内交互功能的不断提升，以及电子电器的增加，车内的通信节点数量和对通信性能的要求也在持续增长。在这样的背景下，传统的车内有线通信技术面临发展瓶颈，主要表现在
(1)节点数量的增加导致线束长度增长，使线束成本增加；
(2)线束的加长和复杂化使整车的整备重量提高，人工安装成本增加；
(3)连接点数量的增加导致车辆部件安装位置的灵活性受到限制。
(4)中等豪华车型的平均连接点可能超过4000个，可靠性风险高。
具体的通信要求见表1。下面我们去做现有方案和星闪方案的对比。1)车内主动降噪现有方案为有线连接方案，其重量和成本相对无线有劣势。有线主动降噪目前的汽车产品渗透率为7%，主要分布在15万元以上的中高端车。由于其微秒级的时延需求，当前的WiFi不能满足，因此不属于存量市场。2)无线车钥匙现有方案为射频或蓝牙BLE方案，前者不能与其他终端互联，后者定位精度只有米级。星闪可以连接智能终端、定位精度在分米级。目前无线车钥匙的渗透率接近100%。3)电池管理系统现有方案主要为控制器区域网络有线通信方案，其生态成熟但使用线束长、接线器多、功耗大、成本高、传输可靠性差。同样由于其对时延的要求，当前的WiFi很难满足，因此有星闪应用潜力。4)列表中其余应用的现有方案存在WiFi和蓝牙BLE的既有技术，属于存量市场，但星闪有更低时延和更高并发优势。
在智能终端领域，设备如智能手机、手表、耳机、笔记本和平板电脑已广泛普及，它们通过多屏协同技术实现设备间的同步操作和联合控制，提供沉浸式体验，成为吸引用户的关键特性。这要求实现多设备间的高精度同步和毫秒级的低时延通信，同时需要支持高速音视频数据传输和低速率的业务控制，以及有效的干扰规避，超出了传统无线短距通信技术的能力范围。对于可穿戴设备，例如耳机和手环，它们的小体积要求技术同时满足高质量音频传输、组播、低时延互动、抗干扰和低功耗需求，这些需求的多样性使得传统无线通信技术难以完全满足。在虚拟现实技术应用方面，用户体验极大依赖于低时延的画面与肢体运动同步。随着云计算和边缘计算技术的成熟，虚拟现实的发展方向正从本地处理转向云端，这对网络的时延和可靠性提出了更高要求，现有的短距无线通信技术面临挑战。具体通信需求见表2。这里着重介绍一下星闪耳机。手机与耳机交互的场景中，耳机受体积及佩戴舒适度等的影响，电池的容量一般较低，要求基于星闪的音频传输提供极低功耗的解决方案。同时，需要解决当前蓝牙耳机仅能传输1Mbps以下码率的有损压缩音频问题，提供高清音频传输的极致体验。当下耳机市场中，大部分品牌的旗下产品尚未达到无损音质标准，例如苹果的Airpods Pro2(售价169美元)，使用ACC音频传输协议，传输速率只有320kbps，仅能提供标清音频体验。
表2.智能终端的无线通信新需求
事实上，现有的蓝牙耳机不断迭代后，音质已经基本对齐有线耳机。2023年蓝牙耳机市场份额达到了680亿美元，并被预测在未来三年保持10%的年均增长率。然而消费者始终在追求更细腻还原录音现场的听觉体验：43%的消费者认为音质好是最重要的购买原因；17%的消费者追求耳机能够提供无损音质，可以估算其潜在市场份额在100亿美元以上。
影响音质的因素一方面是耳机声学设计，另一方面是音频编解码标准。无损音频编解码技术经历三次迭代：第一次是2015年索尼发明LDAC技术可令24bit/96kHz高清晰度音频通过蓝牙以高达990kbps的速率流在蓝牙中使用；第二次是高通的Aptxlossless解码技术，将传输速率提高到1.2Mbps，但仍赶不上CD级音频要求的1.4Mbps；第三次是华为的L2HC解码标准，最高可以实现4.6Mbps传输速率，突破CD级音质音频临界要求。为什么大家如此纠结于CD级别的音质呢？因为研究表明，普通人很难分辨CD级音频和更高分辨率音频的音质差别。华为的FreeBuds Pro 3(售价199美元)搭载蓝牙5.2+L2HC3.0标准，传输速率为1.5Mbps，支持CD级无损音频传输。华为的L2HC3.0标准使用了Polar码编码，与星闪SLE技术有重合，所以宣传为星闪耳机，实际上却不能与星闪设备进行连接。但可以期待未来真正的星闪耳机具有更高的传输速率，达到超CD级音质音频传输。
C.智能家居
为了确保智能家居设备在分散布局、多样化的房屋结构和电器环境中能够维持稳定可靠的内部网络覆盖，星闪技术需满足以下基本要求：远距离传输、强穿墙能力、高信号抗干扰性、支持大量设备节点、快速传输和低延迟。特别是，时延需保持在50ms以下。针对不同智能家居应用场景，星闪技术还需满足特定的额外需求。例如，家居安防和智能门锁需要通信距离至少达到20米视距；电工照明和智能门锁要求的电池功耗不超过10mW，以保证较长的电池续航；而家居安防系统在数据吞吐率方面，要求星闪技术至少提供25Mbps的传输速度。具体的通信要求见表3。
表3.智能家居的无线通信新需求
智能制造中，星闪技术因其高可靠性、高速率、高安全、低时延、低功耗和多并发能力而受到业界重视。典型应用包括产线设备控制、大规模数据采集、工业检测、AGV小车远程控制、设备智能巡检及流程制造过程控制。星闪技术的特点使其在这些场景中大放异彩，尤其是当与5G技术融合时，通过部署边缘网关和5G网络，能扩展无线通信范围、实现数据云端集成和集中管理，提升网络整体质量。具体的通信需求见表4。概括来说，1)产线设备控制与AGV小车远程控制及流程制造过程控制强调低延迟(百毫秒级)和高可靠性(99.9%以上)以及百米范围的通信距离；2)大规模数据采集关注多设备并发连接能力，支持设备状态实时监控和预维护；3)工业检测需高通信可靠性和极低时延(20ms内)，以满足实时图像识别和分析需求；4)设备智能巡检依赖星闪技术采集和自动上传检测数据，实现智能诊断。
表4.智能制造的无线通信新需求
VI.产业链条
星闪联盟已发布一系列关键技术标准专利，覆盖系统架构、测试方法、各层服务及网络安全等多方面。其中，从基础应用层的标准发布可以看出下游产业化推进进程。在已发布的六个基础应用层技术标准中，音视频传输领域占有三项，包括视频音频配置、人机交互数据交换、以及高效音频编解码技术，可见音视频传输担当了下游市场开发的头阵。
这点也可以从星闪联盟的商用计划表中发现：第一批于2021年样机验证的下游产品主要为车载主动降噪、车机互联、车载免提通话、无线投屏、家庭环绕音响、摄像头/可视类应用等需要音视频传输的产品。这类产品在2023年已有陆续有陆续落地：
1)鹰驾科技的无线传输和拼接的星闪无线360°环视系统；
2)声研科技的星闪乐器、车载音频、耳机、话筒、多声道影院、音响；
3)华为的“星闪”耳机FreebudsPro3；
4)长虹的星闪电视。
从产业链中上游的芯片模组来看，创耀科技、中科晶上及爱旗科技已经发布了星闪芯片。其中创耀科技的芯片已达到流片量产阶段，但利尔达的星闪芯片还未大规模量产。此外，模组制造商如利尔达和汉枫电子已推出星闪模组产品，主要是同时支持星闪和WiFi、星闪的多模模组。这些模组的生产活动受限于上游芯片供应情况。其中，利尔达参与了《星闪无线电池管理系统白皮书》的编写，其关于星闪无线电池管理系统的模组开发备受关注。星闪产业链发展概览见表5。
表5.星闪产业链发展概览
(1)结论一：星闪是一种短距无线通信技术。它的产品定位与WiFi、蓝牙有交叉，但底层设计更加灵活，应用场景更加广泛。与WiFi、蓝牙相比，星闪在传输速率、同步精度、抗干扰能力相当或略占优势，而且在时延、可靠性和并发数量上有数量级优势。
(2)结论二：星闪的产业发展处在早期，在星闪生态尚未成熟时，其产品会以同时支持星闪和传统技术的多模形态出现。
(3)结论三：星闪在应用场景上会挤占WiFi、蓝牙的一部分存量市场，但在有低时延、高并发需求的差异化场景上有开拓增量市场的潜力。而这些需求正是物联网发展的趋势。
(4)结论四：星闪的芯片、模组的市场份额正在被传统无线短距通信技术的上中游公司迅速抢占( 如海思、中科晶上、利尔达)。这是由于星闪芯片在技术细节上与5G、WiFi、蓝牙相似，同时这些公司早在2021年就参与其技术标准的制定，更加扩大了其先发优势。
(5)结论五：基于低时延、高可靠的差异化场景应用的星闪解决方案可能出现一级市场投资机会，特别是在智能汽车和智能制造领域。
(6)结论六：需要重点关注国家相关政策变更和国外政治风险。星闪联盟在通信标准领域内有可能成为和欧洲3GPP和美国IEEE并列的第三极，因此需要关注国外潜在的政治风险。另外目前上游芯片量产不及产业化白皮书预期，需要密切注意国家相关产业政策动向。
VIII.附注
该章节介绍星闪SLB中低时延、高可靠、精同步和高并发特性的技术基础。星闪SLE的技术细节还未披露。
A.低时延=超短时隙帧结构
a.超短时隙帧结构 在星闪SLB和5G技术中，数据是以帧为单位传输的。星闪SLB以20.833μs的超短无线帧为时域调度单位，由于在无线帧内可同时配置G链路和T链路传输，物理层单向传输时延可不大于20.833μs。下图7以G链路为例示意性分析了采用半静态调度情况下的两类场景：场景1,每个无线帧的第4个符号用于数据传输，如果数据包在第1个符号数据准备完成，由于最近可用于发送的资源在第4个符号，则数据包仅需要等待3个符号即可发送，传输时延小于20.833μs；场景2，假设数据包在当前无线帧的第3个符号之后准备完成，则数据包在下一个无线帧的第4个符号进行发送，数据包的最长传输时延也仅为20.833μs。为了每个无线帧都有资源传输G链路数据包和T链路数据包，星闪SLB均匀配置开销信号，使资源分散到每个无线帧传输。星闪系统支持两类调度单位(周期)配置，超低时延数据传输支持最短调度周期为无线帧时长(20.833μs)，每个无线帧至少包含一次G链路和T链路的传输机会，最小传输时延为一个无线帧时长(20.833μs)；大包/高流量数据传输支持最小单位6个无线帧的调度周期(125s)。因此，星闪系统通过定义超短时隙帧结构和超短无线帧调度周期 (20.833μs), 可以满足超低时延应用。据白皮书称，星闪SLB的时延小于一个无线帧的长度，即小于20.833μs。而WiFi6的空口时延则在25ms，因此星闪SLB的时延比WiFi6领先了两个数量级。由于5G也有类似的帧结构，SLB的无线帧对标5G的时隙，且5G的时隙长度为30.72μs与SLB无线帧的长度20.833μs相当，但5G的空口时延要求小于1ms，并未到达十μs量级。可以推断，实际的产品级SLB空口时延在20μs~1ms之间，依旧领先于WiFi技术。
图7.超短无线帧与数据包发送示意图
B.高可靠=Polar码+物理层HARQ重传+离散单子载波调度a.Polar码 Polar码是基于信道极化构造的一种信道编码，在编码侧采用方法使各个子信道呈现出不同的可靠性，当码长持续增加时，部分信道将趋向于容量近于1的完美信道(无误码)，另一部分信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道，选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量，是首个被证明能够达到香农极限的方法。在解码侧，极化后的信道可用简单的逐次干扰抵消解码的方法，以较低的复杂度获得与最大似然解码相近的性能。RS码是一种线性分组码，是基于伽罗华域构建的多进制信道编码，每个符号可包含多个比特，抗突发干扰性能好，可以较好的对抗连续错误。SLB使用Polar码或RS码传输超低时延的小包业务(如车载主动降噪)，确保系统可以在不同应用场景下实现高可靠传输。针对大包/高流量的据传输业务，SLB采用高性能Polar编码，支持32阶MCS调度，相邻MCS间的信噪比差距基本保持一致，大约1.0dB左右，有利于MCS与信道特征更加匹配，吞吐量性能更加平滑、稳定。对于未能进入5G业务信道编码标准的Polar码，星闪用来做高吞吐大流量业务信道编码。反观WiFi和5G的数据主力编码方案都是LDPC。从理论上讲，Polar码的解码复杂度低，意味着实现Polar码的解码器更加简单，有助于提高系统的可靠性，减少由于解码器错误引起的传输错误。但也有文章测试认为，从误码率来看，对于长码LDPC优势明显，对于短码Polar码优势微弱。b.物理层HARQ 重传除去Polar码的使用，SLB还在物理层设计了混合自动重传。混合自动重传请求(HARQ，Hybrid ARQ)可以增加链路的传输可靠性。对于传统的自动重传请求技术(ARQ)，当接收端检测到接收的信息中有错误时，接收的错误包信息直接丢弃，并请求发送端重传相应的数据包。HARQ对ARQ进行了相应的增强，即接收的错误包信息并不丢弃，而是与重传包信息进行合并，提高接收可靠性。HARQ的优点是可以由前一个失败的尝试中存下有用的信息，以提供之后的解码使用。HARQ在较差的信号条件下的性能优于传统ARQ，但是以在良好信号条件下显著降低吞吐量为代价的。星闪系统采用基于Polar码的异步HARQ技术，支持最大4个HARQ进程，支持CC-HARQ和IR-HARQ两种方案。CC-HARQ方案的收益来源于接收端多次信息合并，提升接收端信息的等效信噪比，降低错误概率。IR-HARQ方案，根据Polar码的特点，重传时扩展母码长度或者发送第一次传输时没有发送的编码比特，在获取能量增益的基础上进一步获取编码增益。5G也支持基于LDPC编码的异步HARQ，最大16个HARQ进程。毕竟5G想要一种系统支持所有场景，更多进程更多灵活性。WiFi7开始引入和LTE类似的HARQ，WiFi6及以前无物理层HARQ，只有MAC层ACK以及重传。
星闪SLB支持3种重传方案，如图5：基于传输块(TB)的重传、基于编码块组(CBG)的重传和基于CBG的初传重传混合传输。TB重传是指，当1个TB里有任何1个编码块(CB)出错，则重传整个TB的数据。重传时，CB分段数C与第一次传输时分段数相同，但是每个CB的信道比特数与第一次可能不同。CBG重传对每个CB来说，实现过程与TB重传一样。与TB重传不同的是：CBG重传，只重传CB出错所在的CBG。CBG混合重传是指每次传输，既有上一个TB重传的CBG，也有新TB初传的CBG。分段数与该次传输关联的最近的上一次TB初传时包含的码块分段的数量相同。所有初传CBG组成一个新的TB。TB和CBG重传，根据重传次数、重传的信道比特数、码率等不同场景，可获得不同的性能收益，在高码率(如R=7/8)情况下，误块率为10-2时，IR-HARQ相比CC-HARQ可得到2.0dB以上的信噪比性能收益。CC-HARQ实现复杂度低于IR-HARQ，具体应用中，可根据实际性能/复杂度要求进行方案选择。星闪SLB采用HARQ技术，当编码块个数在4~8之间时，相比数据链路层ARQ重传可以获得13%~110%的系统吞吐量增益。c.离散单子载波调度 SLB支持最小1个子载波的调度粒度，G节点可根据各用户在不同子载波上的信道衰落情况(相同子载波，不同用户对应的频域衰落系数不同)，调度不同的子载波进行数据传输，最大程度实现最优子载波组合调度，提升系统可靠性。
C.高并发=多节点并发+多业务并发
a.多节点并发 多节点并发是指单个G节点可以同时支持与多个T节点的连接，支持单个G节点同时为多个T节点提供服务。多业务并发是指对于单个T节点，支持单个T节点上同时存在多种不同类型的业务，以便为用户提供丰富的业务体验。星闪SLB理论上单个G节点可最多支持4096个T节点。星闪SLB采用集中式调度，避免了大量节点分布式资源抢占带来的链路冲突，提高了系统吞吐量。星闪系统也支持非竞争接入方式，即可支持大量T节点在相互正交的资源上同时发起群接入，可实现毫秒量级接入，可满足“上电即工作”的场景下的服务需求。b.多业务并发 基于业务特征的智能调度。星闪系统允许T节点进行必要的业务特征信息上报，辅助G节点进行智能调度。对于主动降噪业务，G节点支持T节点上报采样率和量化位宽；对于半静态调度业务，T节点可以向G节点报告半静态调度周期和数据包大小，便于G节点进行灵活调度。在调度上，星闪系统支持逻辑信道优先级机制，按照逻辑信道优先级进行数据封装。同时，系统又允许适当约束不同优先级业务的数据封装量，兼顾不同业务调度的公平性。a.多节点时域同步 星闪系统通过多G节点间时间/频率同步降低多域间的干扰。星闪系统采用OFDM波形，存在多个通信域的场景下，即使不同的通信域使用不同的频点，如果频率差不是子载波间隔SCS=480KHz的整数倍或者定时差异超过CP，则会造成子载波间的干扰。特别的，在干扰来自多个通信域的情况，以及干扰源比信号源距离接收设备近得多的情况，G节点之间的时频不对齐引入的干扰会显著降低接收信干噪比。多G节点间时/频同步可以显著降低多域间的干扰，提升多域共存时的频谱效率。星闪系统需要考虑多个通信域处于相同物理空间的情况。在密集部署场景中，干扰源到接收机的路径损耗甚至可能明显小于信号源到接收机的路径损耗。以两个使用相邻载波的通信域为例，考虑两个域G节点发射功率相同，来自其它域的干扰源到接收机的路径损耗比信号源到接收机的路径损耗例如小20dB。当两个域同步时，频率同步误差例如为100Hz，则干扰源泄露到本载波的功率相对于干扰源的功率小于-74dB，接收信干比高于54dB，干扰可以忽略。当两个域异步时，一般只能依靠滤波器抑制邻频干扰，干扰源泄露到本载波的功率相对于干扰源的功率约20dB，接收信干比约0dB。不难看出，多G节点间时/频同步可以显著降低通信域之间的干扰，特别是位于相邻载波的通信域之间的干扰。多域多G节点间时/频同步可通过G节点发送多G节点同步信息和G节点侦听行为完成。b.多通信域资源协调 星闪SLB支持高级通信域的G节点通过广播为其它通信域分配资源池，以实现多域资源协调。不同通信域的资源池可以使用不同的载波，在相同载波上的不同通信域的资源池可以使用不同的符号。在每个包含高级通信域的载波上，高级通信域的G节点通过系统消息指示不同的通信域使用时域正交的资源池，避免不同通信域的通信链路使用相同的资源。
