近日，中國科學院空天信息創新研究院聯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，通過在地面模擬衛星數傳發射，實現了X頻段單通道最高2100Mbps@128QAM的高通量數據通信，將微波通信碼速率提升了75%。這是當前國內最高的X頻段單通道星地通信碼速率。
隨著遙感應用需求和載荷觀測能力的提升，衛星有效載荷的觀測數據量極速增長，衛星星地數據傳輸碼速率也不斷提高。當前，國內民用衛星的星地數據傳輸主要采用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凸顯，影響衛星利用效能。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合提出了微波技術下的高階體制高碼率數據傳輸方案。這一方案能夠在最大限度復用現有地面資源設備、不過多增加系統硬件復雜度的情況下，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。
此次實驗先后完成了桌面聯通、有線聯通和無線對接三個階段實驗內容。桌面聯通實驗主要是為驗證新研制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°的位置架設衛星信號模擬源，建立無線通信鏈路，模擬衛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。
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制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，驗證了高階體制高碼率數據傳輸的技術可行性。
此次實驗突破了相位噪聲補償、非線性校正、信道均衡等關鍵技術，將深度神經網絡模型引入衛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，有望為提升星地通信效率提供新的高性價比的技術解決方案。
高階體制調制解調器
無線對接試驗現場
X頻段-2100Mbps-128QAM無線對接試驗誤碼率
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