近日,中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)聯(lián)合北京融為科技有限公司(北京融為公司)在空天院麗江站開展了面向新一代高階高通量星地?cái)?shù)傳系統(tǒng)的高階體制高碼率星地通信地面技術(shù)實(shí)驗(yàn),通過在地面模擬衛(wèi)星數(shù)傳發(fā)射,成功實(shí)現(xiàn)了X頻段單通道最高2100Mbps@128QAM(128正交幅度調(diào)制解調(diào)模式下,可以實(shí)現(xiàn)每秒2100兆比特的通信碼速率)的高通量數(shù)據(jù)通信,將微波通信碼速率提升了75%,為當(dāng)前國內(nèi)最高的X頻段單通道星地通信碼速率。
隨著遙感應(yīng)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)星星地?cái)?shù)據(jù)傳輸碼速率也不斷提高。當(dāng)前國內(nèi)民用衛(wèi)星的星地?cái)?shù)據(jù)傳輸主要采用X頻段,單通道碼速率一般為450Mbps@QPSK(正交相移鍵控調(diào)制解調(diào)模式下,每秒 450 兆比特的通信碼速率)、900Mbps@8PSK(8相移鍵控調(diào)制解調(diào)模式下,每秒 900 兆比特的通信碼速率)或1200Mbps@16QAM(16正交幅度調(diào)制解調(diào)模式下,每秒1200兆比特的通信碼速率)等幾檔,導(dǎo)致海量空間探測數(shù)據(jù)下傳需求與星地?cái)?shù)據(jù)傳輸帶寬不足的矛盾日益突顯,嚴(yán)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。
針對上述核心瓶頸問題,空天院與北京融為公司聯(lián)合提出了微波技術(shù)下的高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸方案,能夠在最大限度復(fù)用現(xiàn)有地面資源設(shè)備、不過多增加系統(tǒng)硬件復(fù)雜度的情況下,通過調(diào)制解調(diào)器等地面系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)能力升級,實(shí)現(xiàn)星地?cái)?shù)據(jù)傳輸碼速率的大幅提升。
????本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容。桌面聯(lián)通實(shí)驗(yàn)主要是為驗(yàn)證新研制的高階體制調(diào)制解調(diào)器的單機(jī)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)情況;有線聯(lián)通實(shí)驗(yàn)是為驗(yàn)證地面系統(tǒng)射頻有線閉環(huán)情況;無線對接實(shí)驗(yàn)是通過在距離麗江站約10公里、仰角約4°的位置架設(shè)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(jìn)行信號接收,可基本模擬星地?cái)?shù)傳的真實(shí)業(yè)務(wù)場景。
????實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、空天院高級工程師張雨濛介紹,三個階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用地面系統(tǒng)現(xiàn)有信道設(shè)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(shí)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(yàn)證了高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)可行性。
????本次實(shí)驗(yàn)突破了相位噪聲補(bǔ)償、非線性校正、信道均衡等一系列關(guān)鍵技術(shù),首次將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shù)為星地?cái)?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(shù)解決方案??仗煸核鶎僦袊b感衛(wèi)星地面站主任黃鵬研究員表示,隨著后續(xù)工程化應(yīng)用,本項(xiàng)成果未來將為搶占科技競爭制高點(diǎn)、發(fā)展航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)提供自主可控的原創(chuàng)性技術(shù)成果助力。