Ka频段遥感卫星数据接收系统ACM与VCM性能比较

对Ka频段遥感卫星数据接收系统的自适应编码调制（Adaptive Coding and Modulation,ACM）与可变编码调制（Variable Coding and Modulation,VCM）的传输性能进行了分析比较。根据ITU标准，建立低轨遥感卫星轨道与多个地面接收站之间的链路衰落时间序列。在多轨长时间统计维度的基础上，仿真对比了ACM与VCM的数据传输吞吐量和可用度性能，并对ACM测站环与中心环两种反馈延时环路的性能进行了比较。结果表明，以最大化传输吞吐量为原则，合理设定VCM的链路余量并结合自动重传请求(Automatic Repeat Request,ARQ)技术，可确保VCM比ACM系统传输效率性能下降不大于3〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗；以最大化链路可用度为原则，ACM体制传输效率优于VCM体制；ACM中心环和测站环两种信道状态反馈的方式对系统性能影响差别较小。     

卫星数传信道设计研究

在星地数传信道设计中，面临很多影响数据完整性的因素。本文主要对卫星星地数传信道中的各项影响因素进行分析，在分析基础上对数传信道设计中的参数给出了计算方法。     

Dove卫星高速数传技术分析

随着遥感卫星对地观测分辨率的提高,数据下传成为制约瓶颈,解决方法除了增加接收弧段和数据压缩比,提高传输速率是最有效的途径.Planet公司采用自己研制的5 kg量级卫星和4.5 m口径地面接收天线,在X数传频段的300 MHz带宽内实现了1.6 Gbit/s的信息传输速率.梳理了Planet数传系统的发展历程,对其原理...     

P—TCM在卫星移动通信信道上的性能

实用化网格编码调制方案能够利用同一芯片实现不同码率的网格码之编译码过程，其性能在加性斯白噪声信道上与Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ ＴＣＭ码玎比差别不大。本文针对编码率为２／３的６４状态－ＰＴＣＭ码，从理论上计算了在相干检测和差分检测两种情况下，该码在Ｒｉｃｉａｎ信道上和轻微遮挡的Ｒｉｃｉａｎ信道上的误比特率上，下限或渐进曲线，并且给出了相应的计算机仿真结果。     

我国传输型遥感卫星数传天线的技术回顾与展望

本文叙述了我国对地观察遥感卫星数据传输天线的技术发展历程。按照我国航天发展的特点，目前已形成了以螺旋、波导缝阵和赋形反射面为代表的三种覆球固定波束的数传天线形式，并在不同的卫星上得到应用。面对未来对地观察卫星遥感数据的实时、高速传输以及低轨卫星的地面站低覆盖率问题，本文从星座技术和高增益扫描天线方面简述了未来星载数传天线的技术发展趋势，这对卫星系统与星载数传天线的预研和设计具有指导意义。     

卫星数传通信BPSK调制分析

简述了BPSK调制原理,针对卫星数传系统中BPSK调制关键技术指标进行介绍,叙述了星载工程中BPSK调制技术指标的定义和测试方法,通过公式推导对BPSK调制关键指标进行定量分析,说明影响各指标的主要参数,最后对星载BPSK调制的实现方法进行讨论,为工程实现提供参考作用。     

基于VCM的对地探测卫星数据传输体制分析

针对常规数据传输体制在卫星过境过程中不能充分利用系统链路余量的情况,开展了基于可变编码调制方式的卫星数据传输体制研究。通过分析比较发现,可变编码调制传输体制较常规数据传输体制节约了大量链路余量,使数据传输量提高了35.5%。最后,对可变编码调制传输体制的实现方式给出了建议。     

一种GEO卫星移动通信信道质量近似方法

在LTE移动通信系统中信道质量指示参数(Channel Quality Indicator,CQI)是自适应调制编码(AdaptiveModulation and Coding,AMC)技术的一项重要参数。由于GEO卫星信道存在较长的传输时延,为保证有效的AMC调整,对CQI进行预测是非常必要的。但是大多数预测算法的可预测时长受到输入序列的相关时间限制,而含有小尺度衰落影响的信号的CQI序列的相关时间远远小于所需预测时长,对获得的CQI序列进行预测是不现实的。针对这一问题,提出了一种使用仅含有大尺度衰落的CQI数据进行预测的近似方法。将获得的CQI序列平滑后去掉小尺度衰落的影响,余下的数据可以认为是只受大尺度衰落影响,其相关时间可以大大延长。通过对GEO卫星信道信道质量进行建模分析,对使用近似方法处理前后的CQI序列数据差距以及相关时间的变化进行了数值仿真,结果表明所提出的近似方法不会导致CQI数据产生较大的偏差,且近似后的序列具有较长相关时间。在此种近似方法处理下的CQI数据相关时间能够满足预测模型的需要,从而为保证GEO卫星移动通信系统中使用AMC的可行性和可靠性提供可能。     

一种卫星地面站上行数传信号闭环检测系统的设计与实现

针对日益增多的卫星上行数据传输需求^[1-3],该文提出了一种卫星地面站上行数传信号闭环检测系统的设计与实现方法。首先对该系统的工作原理和流程进行了介绍,并对解调性能和数据处理时间进行了详细定量的分析,可为同类型系统或设备的性能评估提供参考。给出了系统的硬件平台和功能算法设计,并对接收机相位模糊处理以及无固定帧结构场景下的数据比对等关键问题提供了解决方法。最后给出了硬件资源占用情况和性能测试结果。该方法适用于多种调制体制和编码方式下的卫星地面站上行数传信号闭环检测,具有实时性强、资源占用少且稳定可靠的特点。     

P－TCM在卫星移动通信信道上的性能

实用化网格编码调制（Ｐ－ＴＣＭ）方案能够利用同一芯片实现不同码率的网格码之编译码过程，其性能在加性高斯白噪声信道上与ＵｎｇｅｒｂｏｅｃｋＴＣＭ码相比差别不大。本文针对编码率为２／３的６４状态Ｐ－ＴＣＭ码，从理论上计算了在相干检测和差分检测两种情况下，该码在Ｒｉｃｉａｎ信道上和轻微遮挡的Ｒｉｃｉａｎ信道上的误比特率上、下限或渐进曲线，并且给出了相应的计算机仿真结果。结果表明，当误比特率为１０－３时，该码在上述信道上约有３．４ｄＢ～５．２ｄＢ的编码增益。     

基于无速率码的遥感数据自适应传输技术

基于自适应编码调制的遥感数据传输方案实现了传输速率阶梯式换挡,但未能充分利用链路余量。为进一步提高遥感卫星数据传输过程中的频谱效率,提出了基于无速率码的遥感数据自适应传输技术。将无速率码与QPSK、8PSK、16QAM、64QAM调制方式结合,通过设定译码成功概率阈值得到离散信噪比下的最佳译码开销和最佳码率值。采用多项式拟合求得卫星过境期间码率值的变化情况,进而得到有效数据率变化曲线,实现了遥感卫星过境时段内有效数据率随仰角的无缝切换。通过求解有效数据率曲线的积分值,得到了采用联合译码算法的Raptor码在4种方案下的传输数据量。分析结果表明,与第二代数字卫星电视广播标准（DVB-S2）中的自适应编码调制方案相比,所提出的传输方案使传输数据量提高了10.29%~27.65%,且在信噪比低至-5 dB的情况下也可以进行数据自适应传输。     

卫星遥感资料在蒸发波导数值预报中的应用

基于美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和卫星遥感资料,利用天气预报模式(WRF),并耦合Babin蒸发波导模式,对发生在福建省平潭岛地区的一次蒸发波导过程进行了三维变分同化数值模拟预报对比试验。结果表明:24h之内模式预报结果与平潭岛观测结果变化规律基本一致(相关系数都在0.92以上);卫星遥感资料同化可以使模式初始场优化,有助于改善预报结果,"同时同化海表风和海面温度"情况下,经过偏差订正后的预报效果最好(无偏均方根误差最小为0.680m);单独同化海面风或海面温度资料都会改善预报结果。     

频率复用高码速率遥感卫星数据接收系统设计

针对双圆极化频率复用、高码速数据接收等关键技术,分析了影响系统交叉极化鉴别率、高码速数据接收链路误码性能的主要环节,提出了天馈、高码速数据接收链路的体系结构和设计方案.据此设计并建成的频率复用高码速率遥感卫星数据接收系统已成功接收了国内首颗双圆极化频率复用遥感卫星(“资源三号”卫星,数据速率450 Mbit/s×2)的...     

Research on application of variable coding modulation system based on Digital Video Broadcasting ‐ Satellite ‐ 2nd Generation in data transmission of near‐earth remote sensing satellite

In order to make full use of the link resources for data transmission from near‐earth remote sensing satellites, variable coding modulation (VCM) system is used to fully utilize the system link margin to improve the satellite data transmission performance. By analyzing the dynamic link under the VCM data transmission system, the contribution of the VCM system to the satellite data link optimization is studied from the perspective of engineering application, which can provide reference for the data link design of remote sensing satellites. Applying the flow design, for the currently adopted transmission system of X band, compared with traditional constant coding modulation (CCM) system, the average link performance of VCM system can be increased by 42.1% in single‐station transmission mode and 53.3% in dual‐station relay mode through the exampled analysis.     

Ka频段遥感卫星数据接收系统跟踪性能测试新方法

针对Ka频段低轨遥感卫星数据接收系统跟踪性能测试中的问题,提出了一种新的测试方法。利用设计的Ka频段低轨卫星动态目标模拟数据,采用转动第三轴跟踪标校塔Ka频段信标的方式模拟动态目标的跟踪,在研制的原型系统中开展了接收系统跟踪性能的测试验证。该测试方法可为Ka频段低轨卫星数据接收系统跟踪性能的测试验收提供参考。     

X/Ka频段遥感卫星地面接收信道便携式测试系统设计

为解决X/Ka信道在建设和运行维护过程中测试设备笨重、功能单一、设备操作复杂、工作状态无法获取等弊端,通过优化中频与射频链路方案、小型化与多功能集成设计、集中监控与射频线缆供电等方式,设计了一种便携式X/Ka频段遥感卫星接收信道测试系统,实现了1 GHz宽带X/Ka卫星数据地面接收系统射频(7.9~8.9 GHz、18~20 GHz、25~27.5 GHz 3个频段,有线或无线)、中频环路的调试和测试(1.2 GHz、1.5 GHz 2个频段)及信道的测试系统的集中监控、高阶调制、多种编码、多普勒仿真、噪声源添加等功能,极大地方便了现场或野外测试应用。     

遥感卫星数据接收中的最优任务分配

在多地面站-多卫星的遥感数据接收条件下,通过定义卫星数据接收的任务集合将任务分配表达为任务集合和地面站集合之间的最优分配,并在构造代价函数的基础上实现最优分配算法在遥感数据接收任务管理中的应用。     

Load balancing multipath routing protocol for mass remote sensing data downlink in LEO satellite network

LEO satellite networks can provide seamless real-time data communication for all kinds of users,which developed rapidly in recent years.At the mean time,the massive payload data down-link system of space data sources,such as remote sensing satellites,still make use of traditional storage and forward mode.The real-time performance of space mission data will be improved effectively,if such satellites are connected to LEO satellite networks equipped with inter satellite links.However,it is necessary to design a specialized satellite network load balancing routing algorithm.Satellite parallel edge-disjoint multipath routing protocol (SPEMR) was designed for remote sensing satellite real-time down-link applications.OPNET simulation results indicate that the performance degradation index(DI) of the multipath scheme implemented by SPEMR is 0.32,which is only 32% of the TLR and 21% of the traditional DSP scheme.It is demonstrated that SPEMR has the better capability of transmitting massive data in real time.     

遗传算法在星载数传天线优化设计中的应用

为使星载赋形反射面数传天线的增益满足指标要求,采用改进的实数编码遗传算法对其进行了优化设计。首先基于几何光学原理得到反射面中截线的初始形状,然后采用Newton插值函数对中截线进行拟合并把插值函数的系数作为优化变量,最终利用改进的遗传算法对优化变量进行调整来获得理想的赋形波束。为证明此方法的有效性,对一个X频段赋形反射面天线进行了优化设计,并与基于几何光学原理综合算法所得结果进行了对比。数值仿真结果表明:该方法不仅能够保证覆盖角域内任意一点的增益均高于设计指标要求,而且使天线在最大覆盖角度处的增益达到了7 dBi,提高了天线系统的性能。     

An analytical framework for remote sensing satellite networks based on the model predictive control with convex optimization

In this paper, we consider the problem of maximizing the throughput of remote sensing satellite networks. In such networks, the link capacities and routing matrices are varying over time. We propose a convex optimization‐based analytical framework for the problem. To maximize the network throughput under the premise of satisfying the delay constraint, we formulate the data transmission schedule into an optimization problem aiming at maximizing the delay‐constrained throughput. Considering the fact that the future link capacities cannot be accurately known in the actual situation, we propose a heuristic and distributed framework on the basis of model predictive control for approximately solving the problem. This framework can be used to design remote sensing data transmission schedules under various scenarios. We adopt a generic example to simulate and analyze the framework. The simulation results show that the proposed analytic framework can obtain the approximate solution that is very close to the optimal solution by solving the convex optimization problem step‐by‐step. The heuristic algorithm based on model predictive control can obtain the approximate solution, which is very close to the optimal solution in distributed scenario.