融合5G 的卫星移动通信系统

第5 代移动通信系统(5G)可支持大容量、多业务、高速率的无线通信服务,但通信网络主要局限于人口比较密集的陆地地区,基本无法覆盖海洋、空天以及陆地上的偏远地区。而卫星通信系统具有覆盖范围广,不受地理条件限制等诸多优势,但由于传输损耗大、穿透能力差以及费用高等缺点,使其无法得到大规模应用。因此,5G 网络和卫星通信系统的有机融合可以充分发挥各自的优势,满足移动互联网的全地域覆盖以及各类用户对泛在网络接入的客观需求。本文首先介绍卫星通信与5G 融合的发展现状,接着探讨卫星5G 融合过程中需要解决的关键技术,最后指出卫星5G 融合面临的挑战及今后的研究方向。     

如何评价QPPM体制

本文从功率效率和带宽效率两个方面,对量化脉冲位置调制体制(QPPM调制体制)进行粗浅地探讨,并给出了相干检测方式,QPPM调制体制的误字概率公式和带宽效率公式。分析结果表明,QPPM调制体制在小信息率传输情况下,对某些带宽不受限的理想信道,可以获得一定的功率效果。但是,小信息率传输不仅与当前日益发展的大容量要求不相容,况且带宽不受限的理想信道实际上也不存在。因此,工程上运用QPPM调制体制非但得不到功率效率提高的长处,反而较之当前普遍采用的最佳体制也稍有逊色。或许这就是QPPM调制体制在国内外通信、卫星通信、遥测中得不到采用的原因。     

深空通信中延迟否定确认型CFDP的延时估算

根据深空通信的通信环境和长距离传输协议的时延,分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统中延迟否定确认信息型文件传输协议(CFDP)的文件传输机理,给出了应用此协议时延时的计算方法.仿真分析了影响延时的误码率、传输速率,以及协议数据单元(PDU)的大小和数量等的影响,获得了典型应用条件下深空通信中对误码率的要求.结果表明:CFDP可在深空探测大延时条件下正确传输文件,满足有效性要求.     

陆地卫星地面站天线系统G/T值计算

本文分析了北京陆地卫星地面站(北京站)天线的效率、增益、俯仰角为5°时的天线噪声温度、馈线损失引起的系统噪声温度增加、场放和场放后面各级对系统噪声温度的影响,最后计算了系统各个参考点上天线的G/T值,计算结果表明:天线系统的G/T值只与天线俯仰角的高低有关,与系统参考点的选择无关。     

一种U波段机电波导开关的设计

为了满足5G通信系统和保密通信的发展要求，设计了一款工作于U波段的C型机电波导开关。通过加载正交扼流槽的方法，对U波段波导开关进行了设计及优化。通过对U波段波导开关电压驻波比、插入损耗、隔离度的设计，和对功率传输容量的分析，并运用HFSS软件对波导开关扼流槽的仿真分析，实现了U波段波导开关低电压驻波比、小插入损耗和高隔离的指标要求，满足了实际使用功率大于500W的条件。通过制造出U波段波导开关实物并进行测试，验证了本文设计方法及设计结果准确，结果表明，在U波段的频率范围内，波导开关的电压驻波比小于1.08，插入损耗小于0.3dB，隔离度大于80dB，低气压峰值功率容量大于3kW，完全满足设计要求。本文研究结果对设计其他频段波导开关具有一定的参考意义，填补了国内U波段波导开关的研究空白，为5G通信和保密通信提供了可靠的波导信号转换方案。     

电子战用的固态发射机

电子战系统发射机,一般要求极宽的瞬时带宽(往往在一个倍频程以上)、宽的系统带宽(1MHz～10GHz)、高占空系数(往往是连续波CW)和高可靠性/效率。这是对任何技术特别是高功率发射机技术的挑战。目前使用固态技术,特别是在1MHZ～3GHz的频段内,已能满足电子战发射机分系统的要求。在此频段使用固态发射机的雷达、通信和电子战设备的例子很多,有空军L波段的AN/TPS-59战术相控阵雷达和Pave Paws(AN/FPS115)远程(超高频)SLBM探测系统;Milstar超高频机载指挥所通信数据传输系统发射机分系     

《空间数据与信息传输系统 参考体系架构》标准解析

<正>空间数据与信息传输系统(简称空间数据系统)因需求而生,随着空间活动范围不断扩大,全球逐步开展了一系列航天探索活动,任务飞行要求更加复杂。从对地观测卫星到数据中继卫星,从无人航天器到载人飞船和载人空间站,以及无人或载人火星探测器等深空飞行器,航天任务的物理环境更复杂,功能要求更高,信息获取的能力更强,信息传输和交换的需求日益迫切,这些都对航天任务的数据获取、处理、传输、交换、存储和安全等提出了更高的要求。     

欧空局的红外空间观测器

本文简要介绍了欧空局的红外空间观测器(ISO)的总体布局,详细叙述了ISO的任务和工作要求,其中包括进行红外观测时对卫星舱体的温度要求,光学部分的光采集和杂散光限制要求,观测天体的定向要求,地面站的防护措施,设计时的电磁兼容性问题,以及ISO卫星的数据采集和传输。     

MW级SPS微波能量传输系统微波源相位误差的影响分析

以多旋转关节空间太阳能电站（SPS）为应用系统,介绍了MW级SPS微波能量传输系统顶层设计参数。针对微波功率源相位误差对微波能量传输的影响问题,建立了分析模型,提出分析方法,并从波束收集效率下降容限的角度,用一维模型对百米量级能量发射阵列进行了分析,据此给出了对大规模微波源相位误差的要求,为MW级SPS的微波能量传输系统设计提供指导。     

小型化5G通信滤波器研究进展

面对当下5G中高频段通信滤波器高集成、小型化的需求,传统金属腔体滤波器体积和重量较大,难以大规模使用.而基于低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramic,LTCC)和超薄的液晶高分子聚合物材料(liquid crystal polymer,LCP)的滤波器以它们良好的高频特性,更有利于满足当下小尺寸、低损耗、高性能的需要.文中总结了5G通信滤波器小型化方法.首先归纳了单个谐振腔的小型化,然后基于LTCC技术和LCP新材料的滤波器小型化进行阐述,分别从其材料、结构类型等方面对两种滤波器小型化的影响因素进行概述.列表展现了不同结构滤波器性能及尺寸.最后针对小型化5G通信滤波器存在的不足进行总结和展望.     

测控链路计算

针对月球和深空等远距离探测任务,对测控数传链路进行了计算。对射频相干AGC控制模式,基于统一X波段(UXB)测控数传分系统的信号及其调制度的分析,给出了测控数传链路计算的数学公式。实际计算结果表明:调制度优化设计在满足测控设计余量要求的前提下,降低了对航天器G/T值和有效全向辐射功率(EIRP)值的要求。     

大功率激光能量传输多光束协同捕获瞄准与跟踪技术研究

以用于空间太阳能电站的远距离、大功率激光无线能量传输为研究背景,以提高系统能量传输效率为宗旨,针对多光束传输的激光无线能量传输系统协同捕获、瞄准与跟踪(APT)方法进行研究。首先通过对大功率激光无线能量传输系统的分析,获知了单光束激光无线能量传输系统的局限性,然后针对大功率、多光束激光无线能量传输系统的协同APT系统组成,分析了单终端多光束系统和多终端多光束系统的实现方法及构成,最后针对单光束、7光束和9光束发射系统的目标重构光斑进行仿真,仿真结果表明,通过精确的多光束协同APT系统可以实现光束重构,重构后的能量光斑能量密度和分布都能得到改善。文章的研究成果将为建造用于空间太阳能电站的大功率、远距离激光能量传输系统提供技术储备和理论依据。     

高斯分布圆口径天线菲涅尔区能量传输效率分析

文章对菲涅尔区两圆口径天线间能量传输效率进行了分析,给出了聚焦条件下两高斯分布圆口径天线间能量传输效率的解析表达式。并给出能量传输效率随不同高斯分布参数σ和菲涅尔数C变化的计算结果。结果表明:使圆口径天线间能量传输效率最大的最佳口径场分布可通过高斯分布来近似实现,且对于每一个菲涅尔数C都有一个最佳的σ使得两天线间能量传输效率最大,当菲涅尔数较小时,最佳σ≈C/3,随着菲涅尔数C增大,σ趋于C/2。     

基于GTX接口的宇航用高速串口设计与应用

GTX (Gigabit Transceiver,吉比特收发器)是一种低功耗的收发器,可用于实现多种高速串行接口。GTX高速串行通信接口有宇航级单板、单机、系统级接口电路应用场景。文章针对GTX共性问题进行设计,面向宇航电子产品需求,优化PCB电源完整性与信号完整性设计,增加耦合电容,设计电路并进行性能仿真,完成了4路单通道速率3.125Gbps的高速信号传输、每路交换数据吞吐量大于5Gbp的信号传输试验,实现了10Gbps量级的信号传输,电源完整性及信号完整性满足宇航电子产品要求。     

一种分数间隔解相关修正判决反馈盲均衡算法研究

以消除多径效应对传输信号的影响、提高信号传输的效率为背景,在介绍基于CMA算法的判决反馈盲均衡算法(DFE算法)的基础上,提出了改进的分数间隔判决反馈盲均衡算法。通过实验仿真结果的分析表明,改进方法在收敛速度、剩余误差等方面取得明显改善,具有一定的实际应用价值。     

宽带无线自组网与卫星移动通信的融合应用

正一、引言近年来,物联网、人工智能与大数据应用的持续火热,催生了对5G移动通信和全球卫星通信系统的迫切需求。2017年以来,全球在5G移动通信网络的试点建设以及全球星座卫星系统的推进方面不遗余力。全球卫星通信系统方面,一网公司(OneW eb)、加拿大电信公司(Telesat)以及挪威航天有限公司(Space Norway)已经准入美国的市场,"下一代铱星"星座(Iridium NEXT)开始部署,中国航天科技集团有限公司与中国航天科工集团有限公司也分别提出了全球星座卫星通信系统计划。随着我国各卫星通信系统建设的推进,充分发挥卫     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

分块选择重传的LDPC码混合自动重传请求协议设计

提出一种分块选择重传(SSR)的LDPC码混合自动重传请求(LDPCC-HARQ)协议设计。根据LDPC码译码失败后错误码字的位置分布与译码器输入的对数似然比之间关系的统计特性,将接收码字依据信道条件分块,并选择受信道损害最严重的若干块进行重传。仿真结果表明,SSR-HARQ协议与传统整包重传的WPR-HARQ协议相比,在降低误码率、改善译码性能的同时提高了传输效率,另外在硬件实现中不消耗更多的存储器资源。SSR-HARQ协议适用于含有突发错误并对误码率控制要求很高的信道环境。     

基于混合仿真对高速电路电源网络的优化设计

随着遥感相机工作频率的提高,成像电子学系统中的电源噪声成为影响图像质量的一个重要的因素,过大的电源噪声会干扰所传输视频信号,并影响到成像的清晰度和系统噪声。传统设计方法仅通过"目标阻抗"来判断电源阻抗是否满足要求,缺少对电源噪声的准确分析,且该方法将电源/地网络(P/G网络)中的电流设定为负载最大电流,容易造成电源"过设计"的情况。为此,文章提出一种新型的电源设计方法,该法将信号分析和电源设计结合一体进行,通过建立混合仿真模型对电源噪声进行分析计算,该混合模型包含了信号的传输通道模型、P/G网络模型、器件封装模型,并将器件驱动端口翻转引起的电流变化以及信号产生的回流引入仿真模型中。通过仿真计算不仅可以得到电源的瞬态噪声,还能够根据计算结果进行降噪设计,有效的控制了P/G网络上噪声的变化,采用本方法可以有效控制去耦电容的添加数量,保证了电源完整性设计的有效性和可行性。     

陆地卫星地面站X波段场效应放大器

本文介绍用于陆地卫星地面站中X波段GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)低噪声放大器的功能、结构及热电致冷器,该冷却器将场放前二只管子冷却到-50℃,整个场效应放大器(由4只管子组成)的性能可与同波段常温参放相比美。对美国SATELINK公司生产的场放进行測试,在8025—8400MHz频带范围内,场放噪声温度小于86.1K,增益大于40dB.在整机中,以太阳为标准源对系统G/T进行测试,当俯仰角≥5°时,G/T≥31.05dB/K,满足原设计指标要求。