Ka波段通信卫星与Ka波段转发器技术

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的广泛普及，使得Ｋａ波段宽带卫星通信迎来了新的机遇。文章介绍Ｋａ波段通信卫星及其转发器技术在国外的研制和应用发展情况，并描述了几个典型的Ｋａ波段通信卫星的转发器构成。重要讨论了Ｋａ波段转发器及其关键部件技术的研究进展，对Ｋａ波段存在的严重雨衰问题提出了几种解决途径。文章最后提出了我国发展Ｋａ波段通信卫星及Ｋａ波段转发器技术的几点具体的设想。     

非均匀信道增益控制的多载波卫星容量分析

设置转发器最佳增益,减小功放非线性影响,提高系统容量是多载波卫星通信系统容量分析的首要问题。对于数字信道化转发器,采用非均匀子信道增益调整的思想独立设置各信道增益可以有效消除大小载波抑制问题,提高卫星系统容量。为此,提出一种直接计算求解各子信道增益的算法。该方法不需要采用复杂的优化过程以及矩阵求逆,因此适合求解任意数量链路增益。理论推导得到链路最佳发射功率为地面站最大可提供功率,通过直接计算非线性等式即可获得各子信道最佳增益。同时考虑到功率利用率问题,通过选取转发器最佳工作点,在最小转发器输出功率准则下可以有效提高卫星功率的利用率。实验结果表明,该算法在具有与优化算法相近性能的同时降低了求解复杂度。     

近似完美重构的数字信道化实现方法及FPGA资源对比

宽带柔性转发器具有多体制支持能力强、链路连接灵活可变、频率规划在轨按需可变的突出特点，是满足未来宽带卫星发展需求的一类核心载荷，其核心部分采用了近似完美重构的数字信道化技术。对两种主流的数字信道化算法进行了仿真比较，并针对一种子带滤波器的要求，提出了两种实现方法：子带拼接法和直接信道化法，并以Xilinx 公司Virtex 4系列的V4SX55型FPGA为例，对两种方法的FPGA资源占用情况进行了对比，给出了两种方法各自适合的应用场景。结果表明，当信道化路数≤256时，应使用子带拼接法；当信道化路数≥512，且<2048时，两种方法均可应用；当信道化路数≥2048时，则只能应用直接信道化法。     

印度的“印星”系统及其转发器数量

印度总理办公室国务部长查万曾在今年4月16日说.印度空间研究组织在过去十年间通信转发器数量已从100路增加到了200路,超过了175路的既定目标。对此.我们根据印度航天部2007～2008年年度报告给出的数据.对印度现役通信卫星的转发器数量进行了统计。统计发现.印度现役通信卫星共有C波段转发器100路。扩展C波段转发器47路,Ku波段转发器53路,C、扩展C和Ku波段转发器数量之和为200路,另有一颗卫星("印星"3C)载有2路S波段转发器。并有3颗卫星("印星"3B和3C及"静地星"2)载有移动卫星业务(MSS)有效载荷。按该年度报告的说法,"印星"系统现有约210路转发器.用于向该国提供通信、电视广播和气象服务。功率更大、更先进的通用型通信卫星已开始设计和研制。报告称.印度已启动一系列协调一致的工作,以便在第11个五年计划末期将转发器数量提高到大约500路。     

中继卫星系统支持多目标系统链路仿真分析

结合中继卫星系统支持多目标应用潜在背景,在系统链路设计时分析星间功率和带宽受限带来的系统载噪比降低,前向链路多个目标共分中继卫星前向转发器功率带来的系统余量不足,以及返向链路多用户干扰引入的误码损失等影响,进行前、返向链路计算和性能仿真,结果对工程设计和应用具有一定的借鉴意义。     

火星-地球通信链路预算方法研究

给出火星探测器与地球之间通信链路的预算方法,研究火星大气损耗、太阳闪烁损耗、地球大气吸收损耗、降雨损耗及热体噪声的计算模型,最后给出火星-地球通信链路预算实例,为火星-地球通信链路设计提供参考。     

发射消息

阿里安5ECA火箭10月13日在法属圭亚那库鲁发射了美国直播电视公司的“直播电视”9S和澳大利亚澳普图斯公司的“澳普图斯”D1两颗通信卫星。火箭上还配备了“阿里安5辅助有效载荷结构”（ASAP-5），用于展开日本宇宙航空研究开发机构的“大型展开式反射器实验件”（LDREX）2。“直播电视”9S由劳拉空间系统公司建造，采用LS-1300平台，起飞重量5535公斤，载52台大功率Ku波段转发器和2台Ka波段转发器，拟定点于西经101度轨位，将利用数字压缩技术提供直播电视服务，寿命15年。     

星地链路雨衰研究

文章采用不同方法对星地链路的雨衰进行了研究,并与国外已具有测试结果的Milstar链路雨衰进行了比较,得到了吻合的计算结果。根据我国在世界雨区图上的分布(K区、M区、N区),文章分别对这3个区进行了雨衰计算,给出了建议的链路可用度和雨衰取值。     

超短波中继通信抗干扰的研究

中继站通信中的干扰是通信网面临的主要问题．干扰形式包括互调干扰、阻塞干扰、邻信道干扰、灵敏度抑制等多种；而抗干扰的实用方法有天线空间隔离，最佳天线垂直距离（＞３λ），用小功率放射并增大频率间隔，适当配置天线方向，选择无互调频率，采取抗邻道干扰措施等．文章对此作了简介，提供计算公式和计算结果，为工程设计提供依据．结论认为，在诸多措施中，消除互调干扰和接收机的阻塞干扰是基础，但实践中，采用天线空间隔离则较易实现．在通信网频率分配上，应尽量选用互调相容的频率序列，这可不考虑互调干扰，仅按抗阻塞干扰的指标来确定中继台址上的天线间的空间距离即可．     

航天短讯

太空之路-3全Ka频段宽带通信卫星将于8月发射法国阿里安公司称,今年8月将用阿里安-5火箭把美国休斯网络系统公司的太空之路-3卫星(Spaceway-3)送入地球静止转移轨道,卫星发射质量高达6000kg。有效载荷全部为Ka频段转发器,将为整个北美提供因特网多媒体和高清电视业务。Spaceway-3卫星采用了独特的设计方式,整合了在轨交换和点波束技术,使得卫星能够提供按需服务。(靳力瞭望摘编)欧洲阿里安火箭今年第2次成功升空2007年5月4日,一枚阿里安-5ECA大推力火箭携带卢森堡的ASTRA-1L通信卫星以及国际通信卫星公司的银河-17(GALAXY-17)通信卫…     

卫星S波段测控信道总体设计

概述卫星S波段测控系统的主要功能,S波段测控信号在空间传输信道中的功率损耗和附加噪声,以及由于星上应答机两种不同的测距信号提取方法而造成的信道设计的区别之处。在此基础上,详细研究了射频功率分配和副载波频率干扰两个问题,包括:如何达到最大的已调载波的功率效率,在测距和数据信道(遥控和遥测)同时工作时,如何确定最佳分配已调载波功率的约束条件,如何建立有、无测距音提取滤波器两种情况的调制指数设计方程,以及如何进行副载波频率干扰计算。     

深空通信中Ka频段自适应纠删编码研究

未来深空通信将采用Ka频段进行深空探测任务,但余量有限的Ka频段链路受地面站区域天气的影响较大,容易产生中断。将Ka频段链路的噪声温度建模为两状态马尔科夫链的Gilbert Elliot信道,结合异步CFDP传输模式,设计了低误差的天气状态预测模型,同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响,提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术,通过预测模型实现自适应码率调整以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。仿真表明算法可实现对数据分组的纠删保护,提高接收端的译码性能,增大系统吞吐量,提高文件传输效率。     

面向深空时变信道的数据传输策略

将呈现随机“好”、“坏”状态跳变的深空Ka频段链路噪声温度建模为两状态Gilbert-Elliot信道,考虑深空下行发送端只能获得延迟的信道状态信息（CSI）的限制,结合部分观测马尔科夫决策理论设计了基于延迟CSI预测信道状态的自适应最大化吞吐量传输策略。理论推导了在深空通信环境下最优传输策略的关键阈值,并给出了简化的闭合解计算式。通过地球-火星通信参数仿真,校验了该方案能有效提高吞吐量,提高文件传输效率。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。     

亚太多边合作,多任务小卫星轨道选择与控制

亚太多边合作、多任务小卫星(APMMSS)主要是由中国提出、亚太地区多成员国共同参与研制的一种新型小卫星。它的主要用途是对航天领域内的新技术如新型遥感CCD小相机、Ka波段雨衰通信等进行在轨试验。本文将根据该小卫星的有效载荷配置及其总任务要求,选择和设计其轨道。在此基础上对小卫星的发射、轨道保持和控制等情况进行分析,最后给出小卫星的轨道控制策略。     

宽带噪声干扰源对直接序列扩频通信的干扰效果分析

依据最佳接收和匹配滤波的基本理论 ,证明了如下的结论 :尽管直接序列扩频 ( DS-SS)体制对宽带白噪声没有抗干扰的扩频增益——处理增益 ,而在干扰功率一定的条件下 ,宽带噪声干扰并不具有比窄带噪声干扰更有效的干扰效果。从而 ,澄清了在这一问题上的种种不正确的观念     

波音提出V和C波段大型星座方案

正波音公司已要求美国和国际监管机构放宽对C和V波段低轨卫星宽带星座的限制,并已明确提出了发射并运营由1396~2956颗V波段卫星构成的一个网络的许可证申请。作为一家大型静地轨道通信卫星制造商,波音毅然决然地同那些声称低轨星座可被设计成不会对高轨卫星和地面无线网络造成干扰的人站在了一起。波音的V波段网络拟采用高度为1200千米的轨道,同一网公司由700颗卫星构成的Ku和Ka波段网络要采用的轨道相同。在6月22日提交给美     

机载情报侦察数据链中的空地链路建模与仿真

针对机载情报侦察链中空地通信链路的特点,建立了统一的信道模型。模型包括大尺度衰落模型和基于三径信道模型的小尺度衰落模型。在给出了信道衰落模型的具体仿真方法后,分析了飞机飞行距离、工作频率及径向飞行速度等参数对信道特性产生的影响,为进行链路预算和解决多径干扰提供理论上的依据和参考。结果表明：不管信息传输速率多大,由于多径的影响在飞机飞行过程中频率选择性衰落都是不可避免的,但信息传输速率越高,衰落越严重;多普勒频移并不直接影响信道特性,但多径信道下的多普勒频移通过引起多普勒扩展而使信道具有了时变性。     

一种卫星信道叠加通信的方法及设计

文章提出一种在卫星单路单载波(Single Channel Per Carrier,SCPC)信道进行CDMA叠加通信的方案;完成叠加通信条件下SCPC和CDMA的链路设计,并给出链路计算公式;通过合理选择CDMA信号相关参数,使两路信号都能正常工作的同时相互干扰最小。     

基于单脉冲跟踪体制的V频段宽带角跟踪 接收机设计与验证

随着高通量通信卫星系统对星间数据传输速率需求的不断提高,星间链路的工作频段将由Ka频段逐渐向频率资源更加丰富的毫米波频段发展。为了满足星间链路对毫米波频段自动角跟踪系统的发展应用需求,给出了一种基于单通道单脉冲角跟踪技术的V频段宽带角跟踪接收机的设计方案。采用LTCC和MCM技术实现了V频段接收组件的集成一体化设计;采用基于IQ正交混频的跟踪调制器结合数字相位补偿的单通道单脉冲角误差信号处理技术完成了宽带输入信号的角误差信号解调。在产品研制基础上,搭建了V频段角跟踪接收机测试系统,测试结果表明该V频段宽带角跟踪接收机可以完成对-95dBm~-55dBm输入信号电平范围内多种宽带数据传输信号的角误差信号解调,角误差信号抖动优于±250mV;表征输入信号电平强弱的AGC遥测电压随输入信号电平的增大而单调递增,各项指标满足V频段星间链路建链需求,为我国后续将要发展的毫米波星间链路系统奠定了扎实的技术基础。