近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院聯(lián)合北京融為科技有限公司，在空天院麗江站開展了面向新一代高階高通量星地數(shù)傳系統(tǒng)的高階體制高碼率星地通信地面技術(shù)實(shí)驗(yàn)，通過在地面模擬衛(wèi)星數(shù)傳發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了X頻段單通道最高2100Mbps@128QAM的高通量數(shù)據(jù)通信，將微波通信碼速率提升了75%。這是當(dāng)前國內(nèi)最高的X頻段單通道星地通信碼速率。

隨著遙感應(yīng)用需求和載荷觀測能力的提升，衛(wèi)星有效載荷的觀測數(shù)據(jù)量極速增長，衛(wèi)星星地數(shù)據(jù)傳輸碼速率也不斷提高。當(dāng)前，國內(nèi)民用衛(wèi)星的星地數(shù)據(jù)傳輸主要采用X頻段，單通道碼速率一般為450Mbps@QPSK、900Mbps@8PSK或1200Mbps@16QAM等幾檔，導(dǎo)致海量空間探測數(shù)據(jù)下傳需求與星地數(shù)據(jù)傳輸帶寬不足的矛盾日益凸顯，影響衛(wèi)星利用效能。因此，亟需提升單通道碼速率。

針對上述問題，空天院與北京融為公司聯(lián)合提出了微波技術(shù)下的高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸方案。這一方案能夠在最大限度復(fù)用現(xiàn)有地面資源設(shè)備、不過多增加系統(tǒng)硬件復(fù)雜度的情況下，通過調(diào)制解調(diào)器等地面系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)能力升級，實(shí)現(xiàn)星地數(shù)據(jù)傳輸碼速率的大幅提升。

此次實(shí)驗(yàn)先后完成了桌面聯(lián)通、有線聯(lián)通和無線對接三個階段實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。桌面聯(lián)通實(shí)驗(yàn)主要是為驗(yàn)證新研制的高階體制調(diào)制解調(diào)器的單機(jī)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)情況；有線聯(lián)通實(shí)驗(yàn)是為驗(yàn)證地面系統(tǒng)射頻有線閉環(huán)情況；無線對接實(shí)驗(yàn)是通過在距離麗江站約10公里、仰角約4°的位置架設(shè)衛(wèi)星信號模擬源，建立無線通信鏈路，模擬衛(wèi)星發(fā)射高階體制信號，由麗江站數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)進(jìn)行信號接收，可基本模擬星地數(shù)傳的真實(shí)業(yè)務(wù)場景。

三個階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用地面系統(tǒng)現(xiàn)有信道設(shè)備配合新研制的高階體制調(diào)制解調(diào)器，在128QAM高階體制下，可實(shí)現(xiàn)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，驗(yàn)證了高階體制高碼率數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)可行性。

此次實(shí)驗(yàn)突破了相位噪聲補(bǔ)償、非線性校正、信道均衡等關(guān)鍵技術(shù)，將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型引入衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收調(diào)制解調(diào)器核心算法，利用人工智能技術(shù)為星地數(shù)據(jù)傳輸賦能，有望為提升星地通信效率提供新的高性價比的技術(shù)解決方案。

高階體制調(diào)制解調(diào)器

無線對接試驗(yàn)現(xiàn)場

X頻段-2100Mbps-128QAM無線對接試驗(yàn)誤碼率