国内最高X频段单通道星地通信码速率实现

中国网/中国发展门户网讯 近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）联合北京融为科技有限公司（北京融为公司）在空天院丽江站开展了面向(miànxiàng)新一代高阶高通量(gāotōngliàng)星地(xīngdì)数传系统的(de)高阶体制高码率星地通信地面技术实验，通过在地面模拟卫星数传发射(fāshè)，成功实现了X频段单通道最高2100Mbps@128QAM的高通量数据通信，将微波通信(wēibōtōngxìn)码速率提升了75%，为当前(dāngqián)国内最高的X频段单通道星地通信码速率。

随着遥感应用需求和载荷观测能力的(de)快速提升，卫星(wèixīng)有效载荷的观测数据量(shùjùliàng)极速增长，卫星星地数据传输码速率也不断提高。当前国内民用卫星的星地数据传输主要采用X频段，单通道码速率一般为450Mbps@QPSK、900Mbps@8PSK或1200Mbps@16QAM等几档(jǐdàng)，导致海量空间探测数据下传需求与星地数据传输带宽不足(bùzú)的矛盾日益突显，严重(yánzhòng)影响(yǐngxiǎng)卫星利用效能，提升单通道码速率的需求十分迫切。

针对上述核心瓶颈问题(wèntí)，空天院与北京融为公司联合提出了微波技术下(xià)的(de)(de)高阶体制高码率数据传输方案，能够在最大限度复用现有地面(dìmiàn)资源设备、不过多增加系统硬件复杂度的情况下，通过调制解调器等地面系统关键设备的技术能力升级，实现星地数据传输码速率的大幅提升。

图为高阶体制(tǐzhì)调制解调器

本次实验先后完成了桌面联通、有线联通和无线对接共三个阶段的(de)(de)实验内容。桌面联通实验主要是为验证(yànzhèng)新研制的高阶体制(tǐzhì)调制解调器的单机关键技术实现情况；有线联通实验是为验证地面系统射频有线闭环情况；无线对接实验是通过在距离丽江站约10公里、仰角约4°的位置(wèizhì)架设卫星信号模拟源，建立无线通信链路，模拟卫星发射高阶体制信号，由丽江站数据(shùjù)接收系统进行信号接收，可基本模拟星地数传的真实业务(yèwù)场景。

（a）无线场地（模拟卫星(wèixīng)信号发射） （b）丽江(lìjiāng)站12米数据接收系统

图为(túwèi)无线对接试验现场

实验项目负责人(fùzérén)、空天院高级工程师张雨濛介绍，三个阶段的实验结果表明，利用地面系统现有信道(xìndào)设备配合新(xīn)研制的高阶体制调制解调器，在128QAM高阶体制下，可(kě)实现X频段2100Mbps单通道码速率通信，星座图(xīngzuòtú)无明显畸变，误码率可归零，充分验证了高阶体制高码率数据传输的技术可行性。

图为 X频段-2100Mbps-128QAM 无线对接(duìjiē)试验误码率(wùmǎlǜ)

本次实验突破了相位噪声补偿、非线性校正、信道均衡等一系列关键技术，首次将(jiāng)深度神经网络模型引入(yǐnrù)卫星(wèixīng)数据(shùjù)接收调制解调器核心算法，利用人工智能技术为星地数据传输赋能，为解决(jiějué)我国星地通信瓶颈问题提供了新的高性价比的技术解决方案。空天院所属中国遥感卫星地面站(dìmiànzhàn)主任黄鹏研究员表示，随着后续(hòuxù)工程化应用，本项成果未来将为抢占科技竞争制高点、发展航天战略新兴产业提供自主可控的原创性技术成果助力。