打造星地通信“高速路”，我國成功開展新型技術實驗

據中國科學院空天信息創新研究院（空天院）網站26日消息，近日，空天院聯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數傳系統的高階體制高碼率星地通信地面技術實驗，通過在地面模擬衞星數傳發射，成功實現了X頻段單通道最高2100Mbps@128QAM（128正交幅度調製解調模式下，可以實現每秒2100兆比特的通信碼速率）的高通量數據通信，將微波通信碼速率提升了75%，為當前國內最高的X頻段單通道星地通信碼速率。

據介紹，隨着遙感應用需求和載荷觀測能力的快速提升，衞星有效載荷的觀測數據量極速增長，衞星星地數據傳輸碼速率也不斷提高。當前國內民用衞星的星地數據傳輸主要採用X頻段，單通道碼速率一般為450Mbps@QPSK（正交相移鍵控調製解調模式下，每秒450 兆比特的通信碼速率）、900Mbps@8PSK（8相移鍵控調製解調模式下，每秒900兆比特的通信碼速率）或1200Mbps@16QAM（16正交幅度調製解調模式下，每秒1200兆比特的通信碼速率）等幾檔，導致海量空間探測數據下傳需求與星地數據傳輸帶寬不足的矛盾日益突顯，嚴重影響衞星利用效能，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合提出了微波技術下的高階體制高碼率數據傳輸方案，能夠在最大限度複用現有地面資源設備、不過多增加系統硬件複雜度的情況下，通過調制解調器等地面系統關鍵設備的技術能力升級，實現星地數據傳輸碼速率的大幅提升。

高階體制調制解調器

本次實驗先後完成了桌面聯通、有線聯通和無線對接共三個階段的實驗內容。桌面聯通實驗主要是為驗證新研製的高階體制調制解調器的單機關鍵技術實現情況；有線聯通實驗是為驗證地面系統射頻有線閉環情況；無線對接實驗是通過在距離麗江站約10公里、仰角約4°的位置架設衞星信號模擬源，建立無線通信鏈路，模擬衞星發射高階體制信號，由麗江站數據接收系統進行信號接收，可基本模擬星地數傳的真實業務場景。

無線對接試驗現場：（a）無線場地（模擬衞星信號發射）    （b）麗江站12米數據接收系統

實驗項目負責人、空天院高級工程師張雨濛介紹，三個階段的實驗結果表明，利用地面系統現有信道設備配合新研製的高階體制調制解調器，在128QAM高階體制下，可實現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，充分驗證了高階體制高碼率數據傳輸的技術可行性。

X頻段-2100Mbps-128QAM 無線對接試驗誤碼率

本次實驗突破了相位噪聲補償、非線性校正、信道均衡等一系列關鍵技術，首次將深度神經網絡模型引入衞星數據接收調制解調器核心算法，利用人工智能技術為星地數據傳輸賦能，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解決方案。空天院所屬中國遙感衞星地面站主任黃鵬研究員表示，隨着後續工程化應用，本項成果未來將為搶佔科技競爭制高點、發展航天戰略新興產業提供自主可控的原創性技術成果助力。