我國高階體制高碼率星地通信地面技術實驗取得成功，實現(xiàn)國內(nèi)最高 X 頻段單通道星地通信碼速率

中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院最新科研動態(tài)顯示，近日，其聯(lián)合北京融為公司成功開展面向新一代高階高通量星地數(shù)傳系統(tǒng)的高階體制高碼率星地通信地面技術實驗，成功實現(xiàn)了 X 頻段單通道最高 2100Mbps@128QAM 的高通量數(shù)據(jù)通信，將微波通信碼速率提升了 75%，為當前國內(nèi)最高的 X 頻段單通道星地通信碼速率。

據(jù)介紹，隨著遙感應用需求和載荷觀測能力的快速提升，衛(wèi)星有效載荷的觀測數(shù)據(jù)量極速增長，衛(wèi)星的星地數(shù)據(jù)傳輸碼速率也不斷提高。當前國內(nèi)民用衛(wèi)星的星地數(shù)據(jù)傳輸主要采用 X 頻段，單通道碼速率一般為 450Mbps@QPSK、900Mbps@8PSK或 1200Mbps@16QAM 等幾檔，嚴重影響衛(wèi)星利用效能，提升單通道碼速率的需求十分迫切。

空天院與北京融為公司針對上述核心瓶頸問題，聯(lián)合提出了微波技術下的高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸方案，能在最大限度復用現(xiàn)有地面資源設備、不過多增加系統(tǒng)硬件復雜度的情況下，通過調(diào)制解調(diào)器等地面系統(tǒng)關鍵設備的技術能力升級，提高星地數(shù)據(jù)傳輸碼速率。

▲ 圖源中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院：高階體制調(diào)制解調(diào)器，下同

本次實驗先后完成了桌面聯(lián)通、有線聯(lián)通和無線對接共三個階段的實驗內(nèi)容。桌面聯(lián)通實驗主要是為驗證新研制的高階體制調(diào)制解調(diào)器的單機關鍵技術實現(xiàn)情況；有線聯(lián)通實驗是為驗證地面系統(tǒng)射頻有線閉環(huán)情況；無線對接實驗是通過在距離麗江站約 10 公里、仰角約 4° 的位置架設衛(wèi)星信號模擬源，建立無線通信鏈路，模擬衛(wèi)星發(fā)射高階體制信號，由麗江站數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)進行信號接收，可基本模擬星地數(shù)傳的真實業(yè)務場景。

▲ 無線場地（模擬衛(wèi)星信號發(fā)射）

▲ 麗江站 12 米數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

實驗項目負責人、空天院高級工程師張雨濛介紹，三個階段的實驗結(jié)果表明，利用地面系統(tǒng)現(xiàn)有信道設備配合新研制的高階體制調(diào)制解調(diào)器，在 128QAM 高階體制下，可實現(xiàn) X 頻段 2100Mbps 單通道碼速率通信，星座圖無明顯畸變，誤碼率可歸零，充分驗證了高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g可行性。

▲ X 頻段-2100Mbps-128QAM 無線對接試驗誤碼率

從中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院獲悉，本次實驗突破了相位噪聲補償、非線性校正、信道均衡等一系列關鍵技術，首次將深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型引入衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收調(diào)制解調(diào)器核心算法，利用人工智能技術為星地數(shù)據(jù)傳輸賦能，為解決我國星地通信瓶頸問題提供了新的高性價比的技術解決方案。