卫星高速数传系统中调制方式的发展动态

介绍了卫星数据传输系统中常用的调制方式，并对他们的性能进行了比较，总结了国外在高速卫星数传系统中调制方式的发展动态。     

星载合成孔径雷达的高速数据传输系统

论述星载合成孔径雷达高速数据传输系统的工作特点；详细讨论决定数传系统传输速率和动态范围的依据；比较各种调制体制的性能，并简述某些调制方式的实现方法；提出星载合成孔径雷达高速数据传输系统方案的构成设想；并给出星－地数传线路的计算方法。     

卫星高速数据传输领域中的相控阵技术应用研究

分析有源相控阵技术在高速数据传输领域的应用特点,指出卫星数传领域中使用相控阵技术需要在设计应用过程中关注的若干指标,可作为相控阵数传系统总体设计指标分解依据及参考。最后,搭建无线外场测试环境,验证在高速数据传输中使用有源相控阵天线的可行性和可靠性。     

基于TCM-8PSK高速卫星数据传输系统仿真设计

文章首先讨论了传统卫星传输体制的特点,找出传统调制与编码的分离独立设计是制约卫星通信系统性能进一步提高的本质根源,并由此论述了编码和调制相结合的高速卫星传输体制。随后给出了高速卫星数据传输系统结构图,重点讨论了网格编码调制(TCM)编码原理、PTCM软判决译码器、8PSK调制模型,并用Simulink对TCM-8PSK在加性高斯白噪声信道中的性能进行了仿真。     

微小卫星测控数传一体化发射机数字基带设计

提出一种适用于微小卫星的测控数传一体化射频直接调制发射机方案,并基于FPGA平台设计完成发射机数字基带系统。基带系统采用测控标准调制(NRZ-DPSK-PM)和恒包络调制(GMSK、根升余弦(O)QPSK调制)方式,多种参数和滤波系数可重配置,支持不同速率的统一S波段测控和数传通信,灵活性高,可作为微小卫星测控数传系统的通用数字化模块。     

星载多体制变速率高速数字成形滤波器设计

卫星信道带宽资源有限,为了抑制码间干扰并提高频带利用率,必须在星载调制器中使用成形滤波器。随着对卫星数据传输速度需求的不断提高,可变速度编码调制(VCM)和自适应编码调制(ACM)应运而生,其核心思想是在不同的星地信道条件下使用预设的或自适应得到的调制体制和调制速率。基于该思想,提出一种基于多路并行且工作于固定频率时钟下的星载高速多体制变速率数字成形滤波器设计方案。仿真和实现结果表明,方案可行,性能良好,可以应用于星载高速多体制变速率调制器。     

基带成型滤波器的非理想情况对卫星数传系统误码性能的影响

卫星数传系统中的基带成型滤波器存在非理想组合情况。文章在基于QPSK调制解调条件下,采用Matlab仿真工具对卫星数传系统中非理想组合的基带成型滤波器对系统误码性能的影响进行了仿真分析。结果表明,滤波器的非理想组合情况对系统误码性能有一定影响。如果选取适当的滤波器参数,此影响可以非常小,在实际工程中是可以使用的。     

卫星可变编码调制系统设计与验证

可变编码调制系统(VCM)具备改变编码方式、调制方式、速率的能力,十分适合低轨卫星使用。文章根据我国遥感卫星主要依靠地面站完成数据接收,其接收仰角大范围变化的特点,设计了卫星可变编码调制的系统方案,分析了工作流程、切换门限、物理层帧格式等参数,说明了可变编码调制器的设计方案和实现结果。目前,该方案已在高分七号卫星上完成了可变编码调制系统的在轨试验验证。在轨试验结果表明:传输速率相对于固定编码调制系统(CCM)提升了30%,显著提升了高分七号卫星的星地数传链路的传输能力。     

面向微纳卫星应用的激光数传技术

针对遥感微纳卫星对地高速数传需求,开展面向微纳卫星的激光数传技术研究,突破微纳卫星激光通信终端星地快速捕获建链和协同高精度稳定跟踪、天基终端轻小型化、复合光电组件等关键技术。完成微纳卫星的天基激光终端和地面激光终端研制,并开展星地传输试验验证,实现 1 230 km、10/50/100 Mbps 的星地数据传输,验证了相关技术,为后续我国微纳卫星对地遥感应用提供了理想的星地数传手段。     

小卫星数传基带数据处理通用集成平台设计

以传统小卫星数传分系统中对有效载荷数据进行处理的基带数据处理设备及系统管理控制单元为基础,采用高速串行数据线、高集成模块化数字电路、高速大容量存储模块集成、机电协同设计等技术,设计了一种数传基带数据处理通用集成平台。与传统小卫星数传分系统同功能设备与线缆设计相比,体积减小约82%,质量减少约75%,功耗降低约50%,能满足小卫星体积和质量小、功耗低的需求。此外,数据流优化设计可使固态存储利用率提升14.3%。文章提出的通用集成平台设计可为小卫星数传分系统的集成设计提供参考。     

一种高速保密卫星信息传输系统

为进一步提高卫星数据传输速率、增强保密性，在综合多载波(MC)、跳频(FH)和直接序列码分多址(DS-CDMA)技术的基础上，提出了一种高速保密卫星通信FH/MC DS-CDMA系统的方案，并给出了多速率发射机和接收机的原理框图。所设计的系统采用自适应速率传输技术支持多速率数据传输，采用预测功率控制算法保证收发双方在高速移动状态下通信的可靠性和各子信道发射功率的动态分配，获得系统最大的传输效率。     

空间激光通信调制技术的研究进展

空间激光通信系统具有传输速率高、体积小、质量轻、功耗低等特点，适用于卫星高速数据传输。激光通信调制技术作为空间激光通信系统的一项关键技术，是影响系统通信性能的主要因素之一。首先，介绍空间激光通信调制技术的原理及其分类，并对其优缺点做比较分析，再对激光调制的关键技术进行阐述；然后，从发展阶段与应用环境角度对国内外已报道的空间激光通信调制技术研究进展进行总结；最后，对空间激光通信调制技术的发展趋势进行展望。     

空间高速数据传输技术新进展

文章介绍了空间高速数据传输技术的发展动向,重点分析了遥感卫星、中继卫星、通信卫星和深空探测的高速数据传输技术动向。最后分析了空间激光高速数据传输技术的研究进展,并从未来技术发展和需求的角度提出了一些建议。     

高速星间收发通信机OFDM调制解调研究

目前,国内外针对卫星组网的研究主要集中在卫星之间的星间链路研究方向。为实现卫星组网通信系统中大数据量的信息交互,首次提出了一种利用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术的高速星间收发通信机的设计方案。相比传统单载波技术,OFDM技术凭借其较高的频谱利用率、良好的抗多径干扰能力以及能够灵活分配资源等特有的优势,可用于实现星间通信的高码速率传输。首先设计了星间收发通信机的总体架构,基于星间通信系统的特点以及16QAM调制解调方式的优点进行了相关的参数设计,然后根据设计参数,采用Verilog HDL硬件描述语言基于ISE开发平台和Modelsim软件完成了16QAM数字调制解调功能和时序的仿真,验证了设计的可行性。首次将OFDM技术应用到星间收发通信机,为其硬件实现奠定了基础,具有一定的参考价值。     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

Q/V频段电磁波在等离子体鞘套下的传输特性

高超声速飞行器再入地面时,由于飞行器表面等离子体电子密度分布不均匀,因此从背风面向天基中继卫星传输,可避开迎风面的高电子密度,并以Q/V频段为测控频段,经中继卫星转发至地面测控站。本文以波阻抗方法为基础,分析了Q/V频段在不同等离子体参数下的传输特性,并仿真了等离子体对Q/V频段天线波束指向的影响。结果表明：Q/V频段在等离子体中穿透性更好,可在更高的等离子体电子密度和碰撞频率下保持较低的衰减值。但Q/V频段下的天线波束指向偏差较大,随着频段的提高和入射角度的减小,偏差值逐渐减小。因此,应用Q/V频段,通过中继卫星转发实现实时通信,有利于缓解再入飞行器“黑障”现象。     

链路状态感知的低轨卫星网络路由机制

低轨卫星的空间组网能够突破地形限制,实现全天候、高带宽、低时延、广覆盖的数据通信,弥补地面通信系统的不足,使通信服务全球化成为可能。但是,卫星节点的快速移动和能量受限使得空间链路面临高动态、不可靠、间歇性等问题。同时接入用户的分布不均容易导致卫星网络出现重载节点和局部拥塞的情况,这对空间组网和数据传输提出了新的挑战。传统的静态卫星组网模式可靠性差,可伸缩性低,难以适应空间动态组网的需求。针对低轨卫星网络拓扑变化快的特点,提出链路状态感知的路由机制,在降低卫星能耗的同时减轻网络的局部拥塞,使用树莓派搭建半实物仿真平台,并在该平台上进行实验,验证了该机制的有效性。     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。