近日，鵬城實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）衛(wèi)星通信研究團(tuán)隊(duì)在面向低軌衛(wèi)星的多天線(xiàn)數(shù)字波束合成技術(shù)關(guān)鍵外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中取得突破性進(jìn)展。經(jīng)過(guò)數(shù)十軌次的反復(fù)測(cè)試，研究人員驗(yàn)證了多天線(xiàn)數(shù)字波束收、發(fā)合成技術(shù)在高動(dòng)態(tài)低軌衛(wèi)星星地通信場(chǎng)景下的技術(shù)可行性，其自主研發(fā)的數(shù)字波束合成基帶系統(tǒng)發(fā)送信噪比最高可提升5.5dB，接收信噪比最高可提升2.6dB。
記者了解到，該研究成果是我國(guó)協(xié)同通信理論在衛(wèi)星通信領(lǐng)域應(yīng)用的重要里程碑，可為中國(guó)算力網(wǎng)向天基延伸，實(shí)現(xiàn)6G天地一體化泛在高速連接提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。鵬城實(shí)驗(yàn)室供圖，下同
低軌衛(wèi)星因其更靠近地面且具有低延遲、高帶寬等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前衛(wèi)星通信的重要發(fā)展方向，更是實(shí)現(xiàn)6G空天地一體化泛在連接愿景的關(guān)鍵通信技術(shù)之一。如何設(shè)計(jì)具有低成本、易部署、高可靠等星地通信能力的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)階段低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要采用單點(diǎn)單天線(xiàn)方案，星地通信容量提升空間有限，且難以實(shí)現(xiàn)多星同時(shí)對(duì)地通信能力，極大限制了星地通信整體系統(tǒng)容量的提升。我國(guó)正大力推進(jìn)低軌衛(wèi)星通信星座的部署，迫切需要新理論和新技術(shù)，突破傳統(tǒng)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)能力瓶頸——既要滿(mǎn)足未來(lái)大規(guī)模低軌衛(wèi)星星座場(chǎng)景下同時(shí)跟蹤多星的需求，還要在保證通信質(zhì)量的同時(shí)盡可能降低成本。
為此，研究人員提出通過(guò)部署多個(gè)小口徑天線(xiàn)并在數(shù)字域進(jìn)行波束合成，從而等效大口徑天線(xiàn)的方案。該方案在提高通信可靠性的同時(shí)，還兼具成本低、部署靈活等優(yōu)勢(shì)。在技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中，他們通過(guò)反復(fù)的理論計(jì)算和模擬測(cè)試，成功解決了星地高動(dòng)態(tài)、遠(yuǎn)距離通信過(guò)程中高精度通道一致性問(wèn)題，并提出了多波束相差和幅度差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法。
外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖。
該方法通過(guò)對(duì)多天線(xiàn)波束信號(hào)的時(shí)間、相位與幅度的精確控制，確保了基帶收發(fā)多通道數(shù)字信號(hào)的方向一致性，并有效消除了由系統(tǒng)引入的相位偏差及其它誤差對(duì)波束方向造成的影響。此外，針對(duì)低軌衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)的特性，研究人員提出一種融合衛(wèi)星星歷和高精度角度估計(jì)算法的衛(wèi)星跟蹤算法，利用衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方程及實(shí)時(shí)測(cè)角信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低軌衛(wèi)星優(yōu)于0.1度高精度跟蹤。
鵬城實(shí)驗(yàn)室有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，多天線(xiàn)數(shù)字波束合成技術(shù)的成功應(yīng)用，是發(fā)展大規(guī)模低軌衛(wèi)星通信的一種全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，標(biāo)志著衛(wèi)星通信系統(tǒng)在技術(shù)路線(xiàn)上的重要突破，能夠?yàn)槲磥?lái)大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)和高可靠衛(wèi)星通信提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，同時(shí)能夠?yàn)楫?dāng)前中國(guó)算力網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)提供穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，助力未來(lái)6G空天地一體化泛在連接愿景的實(shí)現(xiàn)。
本文鏈接：面向低軌衛(wèi)星的多天線(xiàn)數(shù)字波束合成技術(shù)完成可行性驗(yàn)證http://www.sq15.cn/show-11-25196-0.html
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