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。     

卫星信道中APSK星座的优化设计

为通过高阶调制信号增加卫星信道的容量,在给出幅度相移键控(APSK)信号特征的基础上,根据最小欧氏距离最大化和平均互信息最大的原则对APSK星座进行优化。给出了APSK最小欧氏距离和不同星座普遍适用的信道容量计算方法。仿真结果表明,最小欧氏距离和信道容量仅与相对半径有关而与相对相位无关。信噪比相同时不同APSK星座的信道容量差别很小,卫星信道中星座的优化可考虑功率利用率为主。     

低轨遥感卫星Ka频段自适应编码调制应用效能分析

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星对地数据传输能力提升提出了迫切需求。当前低轨遥感卫星对地数据传输采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),未利用仰角增大时大气损耗减小带来的信道条件改善,对链路资源造成较大浪费。自适应编码调制(ACM)在VCM基础上,充分利用大气损耗的时变特性,可进一步提高链路的数据吞吐能力。为综合衡量数据传输性能,文章提出低轨遥感卫星传输效能因子指标,并对Ka频段降雨特性不同的喀什、北京、三亚地面站CCM,ACM,VCM的传输效能进行了对比分析。仿真结果表明:按链路可用度最大的原则设计时,ACM的传输能力明显优于VCM和CCM,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

基于空时编码的SOQPSK-TG调制器的FPGA设计

为满足未来遥测系统高码速率且可靠传输的要求,将空时编码与SOQPSK-TG技术联合调制,通过使用正余弦波形查表法及基于预编码特性的累积相位映射简化来设计结构,设计一种ALAMOUTI空时码与SOQPSK-TG编码调制的FPGA实现方案。在FPGA硬件平台测试结果验证SOQPSK-TG体制相比传统遥测调制体制具有更高的频带利用率,并且基于空间分集技术的空时编码并不会对SOQPSK-TG信号频谱产生影响,具有抗信道衰落能力的空时编码在未来遥测系统有一定应用价值。     

TCM在卫星高速数据传输系统中的应用研究

提出了把网格编码调制(TCM)应用于卫星高速数据传输系统中的思想,讨论了TCM集分割原理、维特比译码技术,给出了用TMS320C54X进行维特比译码的DSP实现,并对TCM系统在AWGN信道中的性能进行了仿真.     

中继卫星系统测控传输体制的选择考虑

简述了数据中继卫星系统的主要任务、功能和工作特点，从卫星功率的有效利用、带宽的有效利用、较好的噪声性能几方面进行了中继卫星系统数据传输体制的讨论，并结合与国际常用数据中继卫星系纬数据传输体制接轨的要求，提出了我国数据中继卫星系统应选取的工作调制方式。文中比较了误码率一定的条件下BPSK、QPSK、MSK工作调制方式下的卫星功率的有效利用情况；结合由于数据中继卫星系统返向馈电铁路传输数据率大、频率资源有限所导致的对频带利用率的特殊要求，比较了BPSK、QPSK、8PSK、MSK等各种调制方式在中继卫星系统中的优缺点；在返向馈电铁路的噪声性能上对l／2卷积码率QPSK、2／3卷积码率QPSK、l／2卷积码率QPSK做了比较；介绍了其它国家中继星系统使用的调制体制。针对S频段与Ka频段前向、返向铁路数据传输的不同特点(如传输数据率的不同，传输带宽不同等)，建议提出了我国数据中继卫星系统所应采用的调制体制；同时，对中继卫星系统数据传输体制与目前我国的地基测控系统的兼容问题进行了初步考虑，提出了相应建议。     

串行级联Turbo码在Ka频段静止卫星通信系统中的应用仿真研究

文章在分析Ka频段静止卫星信道特点的基础上,建立了信道仿真模型并进行了基带仿真;研究了不同天气条件下静止卫星通信系统的误比特率性能;基于这一模型,通过仿真研究了串行级联Turbo码在静止卫星信道条件下的性能。仿真结果表明,除了中雨、雷雨等恶劣天气状况之外,在通常的天气条件下,串行级联Turbo码可以提供约10dB左右的编码增益,可有效改善系统性能。     

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。     

LDPC码在深空通信中的应用技术研究

在DVB-S2标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;在AGWN信道下,采用BPSK调制方式对DVB-S2标准码长为16200、码率为0.5的LDPC码进行了计算机仿真。仿真结果表明,LD-PC码纠正突发错误和随机错误的能力均很强,具有很高的纠错比特数,适合应用在深空通信的恶劣环境中;并初步论述了深空通信的信道特点,通过和Turbo码比较,分析了LDPC码作为深空通信系统信道编译码方案的可行性。     

基于MIMO技术的卫星高速数据传输系统研究

多输入多输出（MIMO）系统作为提高频谱效率的一种有效方式,已经成为未来无线通信系统实现高速可靠数据传输的突破性技术之一,受到国际众多研究机构的普遍关注。文章通过研究MIMO信道模型、信道容量、卫星信道特征,构建了全新高速数传系统模型,解决了卫星大容量数据实时传输和频带限制之间的矛盾。     

卫星通信地面终端射频一致性测试及仿真分析

介绍了卫星通信系统体制、地面终端的基带处理过程,以及发射机射频指标和测试算法,利用MATLAB和ADS软件搭建了基带信号生成模块、发射机模块,对终端发射机的发射功率、误差矢量幅度、占用带宽、邻道干扰进行了仿真。仿真结果表明,上变频器的射频带宽过小会使调制信号的误差矢量幅度增大,放大器工作在非线性区会对占用带宽和邻道干扰有较大影响,使发射机不满足射频一致性要求。本文的研究结果对设计卫星通信地面终端具有一定的借鉴意义。     

FY—1C卫星高分辨率云图传输技术

介绍了FY－1C星传输系统的任务、方案、主要技术指标和组成。系统采用极化隔离加带外频谱抑制的方法，达到了信道隔离的技术指标。概述了星载记录器由磁带记录器向固态记录器转变的技术因素以及磁带记录器、FLASH和DRAM固态记录器的研制过程。简述了传输系统在轨测试和运行状况。     

Research and development of On-Board Processor for advanced mobile satellite communications

This paper describes the research and development of an On-Board Processor (OBP) for a mobile satellite communications system using a geostationaly satellite. The system, which based on Multi-Carrier Time Division Multiple Access, can realize high performance and facilitate the use of miniature hand-held mobile Earth terminals.

Our research and development results indicate as follows.

1. 1) The simultaneous-slot switching method will be the most suitable for an on-board base-band switching with consideration of traffic capacity, time delay, and hardware scale.

2. 2) The OBP performs channel exchange with regeneration that contributes to a reduction in the size of mobile terminals because of the coding gain.

3. 3) Many kinds of Application Specific Integrated Circuits are designed to realize large channel capacity and reduce the size and power consumption of the OBP. These OBP design can increase the channel capacity, which is equivalent to in 5.6kbps voice channel, up to over 500 channels within 5MHz frequency band

Some results are applied to the OBP being developed for the Japanese Engineering Test Satellite VII (ETS-VB).     

W波段行波管及卫星通信系统应用前景

为了满足卫星系统对通信容量日益增长的需求,W波段已经成为空间通信应用中的前沿。对于高功率放大器,w波段行波管在输出功率和工作带宽方面具有优势,国内的W波段连续波和脉冲行波管在功率和带宽等主要技术指标上已经达到国际先进水平,希望进一步提高器件的实用化程度和可靠性,促进W波段卫星通信系统的研究,为我国下一步高频率宽带卫星通信系统达到国际先进水平提供自主可控的核心电子元器件产品。     

Multipath fading analysis of telemetry signals power fluctuations from Universitetsky microsatellite

The article deals with the results of the fading fluctuations analysis for telemetry signals in the 2 m and 70 cm bands from the first Moscow State University microsatellite better known as “Universitetsky”. Radio telemetry signals were received from the microsatellite for around 2 years, collecting and recording the power signal data of almost 7500 satellite overpasses. The received signals from about 2300 satellite overpasses had a very low signal to noise ratio (SNR) that caused high transmission losses. The rest of the signals had a SNR high enough to complete the transmission without losses. The main objective of this paper was to find the fading fluctuations caused both by diffusion and by the presence of Gaussian and non Gaussian noise in telemetry signal power data. The purpose was both to characterize the communication channel as well as to elaborate solutions both to improve the communication quality as well as to identify no homogeneous zones in the ionosphere environment. The signal power analysis was based in the observation of statistical characteristics from different power signal components, in particular the components influenced by diffusion and non Gaussian noise. The employed methodology follows the next steps: removing the power signal envelope; taking away the Gaussian noise; obtaining the statistical characteristics from non Gaussian noise, Gaussian noise and envelope; finally identifying the LOS and NLOS signal fading components. For this purpose, the wavelet technique was used to perform the signal decomposition. In particular, the discrete wavelet transform DWT was utilized to carry out the signal de-noising. Then, the results were statistically treated in order to obtain a diffusion index for Rician fading, which are associated with fading in atmosphere and ionosphere layers. In this way the communications channel among satellite and ground station was characterized and a BER parameter was obtained for every satellite overpass, which means an outstanding result when considering that just few papers describe such results for satellite systems. The obtained results are valid not only for satellite communications systems but also for wireless communications systems. These results are the basis for future communications system design, which in our case pursues to reduce the BER parameter in the satellite link. The referred system will employ adaptive error coding schemes as well as channel analyzer algorithms based in the theory exposed in this paper.     

动态跳波束策略中的自适应波束功率分配算法

摘要：多波束卫星发射机的成本很高，同时地面小区的通信需求和通信优先级一直处在动态变化中。通过研究一种动态波束跳跃策略，实现在卫星资源受限和较少发射机数量约束下的广域覆盖和按需服务。区别于传统的分簇波束跳变思想，为了提高卫星系统的频谱效率，考虑在整个频率带宽上应用全局波束跳变。因此考虑在共信道干扰背景下，提出一种新型服务质量指标来衡量波束跳变结果。在卫星资源有限的情况下，各波束提供的通信容量不能满足地面小区的业务请求，基于粒子群算法选择的波束跳动图案，提出了一种自适应波束功率分配算法。该算法通过优先级加权，最小化波束业务容量需求差值，进而提高服务质量水平。最后，通过仿真验证了所提算法的性能优越性。     

基于效用最大化的DVB-RCS跨层动态带宽分配

针对已有效用函数的动态带宽分配(DBA)模型未考虑物理层信道条件来完成DVB-RCS(Digital Video Broadcasting-Return Channel via Satellite)卫星通信网的DBA,从而导致吞吐量下降这一缺点,本文提出一种跨层效用函数DBA模型.该模型建立基于信道条件的效用函数,以实现效用最大化的DBA,因此转化为非线性整数规划问题的求解.同时提出一种基于等效用增量的Greedy迭代算法求解该问题,求出效用最大化的带宽分配向量,降低了传统Greedy算法的计算量.仿真结果表明该模型在保证回传信道卫星终端(Return Channel Satellite Terminal,RCST)用户公平性的同时,提升DVB-RCS卫星通信网的吞吐量.     

信道带宽与功率互换原理在扩频体制中不成立

信道带宽与功率互换原理是信息论的一条重要原理。然而本文将证明这条重要原理在扩频调制的通信体制中不能成立。     

基于光子晶体的太赫兹环行器设计及其内带电效应研究

对于卫星亚毫米波甚至太赫兹收发通信系统而言,由铁磁性器件构成的环行器和隔离器是实现功率隔离、保护发射通道不受反射功率影响的关键元器件.文章基于周期性光子晶体阵列,提出一种具有良好平面集成性的新型太赫兹环行器构型;并针对星载环境的电子辐照问题,采用典型能量电子辐照分析光子晶体Si的内带电特性、环行器整体电位以及局部电场分...