一种载人航天器深空通信系统架构的设想

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1、V01．22No．618航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第22卷第6期2013年12月一种载人航天器深空通信系统架构的设想王玮梁克郑伟(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要为保证深空探测载人航天器与地面之间的可靠通信，在分析载波频率、信源压缩技术、编码技术和调制方式的基础上，提出了一种载人航天器深空通信系统架构，综合考虑各种通信业务的需求，采用LDPC编码、SOQPSK调制等先进技术，充分利用深空通信信道宽带宽的特点。相比于现有的深空探测航天器，文章提出的深空通信系统架构可获得更高的增益

2、，能以更高的数据速率进行可靠通信，具有一定的技术前瞻性和较高的工程应用价值，对我国后续载人登月及其他深空飞行任务具有一定的参考意义。关键词载人航天器；深空通信系统；信道编码；信源压缩；信号调制中图分类号：TN927文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．06．004AThoughtofDeepSpaceCommunicationSystemStructureforMannedSpacecraftWANGWeiLIANGKeZHENGWei(InstituteofMannedSpaceS

3、ystemEngineering，ChinaAcademyofSpaceTechn0109y，Beijing100094，China)Abstract：Forreliablecommunicationbetweenmannedspacecraftandtheearth，basedontheanalysisofcarrierwavefrequency，sourcecompression，channelcodingandsignalmodulationtechniques，astructureofdeepspacecommunic

4、ationsystemformannedspacecraftisproposed，takingvariouscommunicationrequirementsintoconsideration，whichadoptsadvancedtechniquesLDPCandSOQPSKandfullyusesthebroadbandwidth．Comparedtolauncheddeepspacespace—craft，itcanobtainhighergainandcommunicateathigherdataspeedwithce

5、rtaintechnicalpros—pectandhighengineeringapplicationvalue．ItalsohassignificanceinsubsequenthumanmoonlandingandotherdeepspacevoyageofChina．Keywords：mannedspacecraft；deepspacecommunicationsystem；channelcoding；sourcecompression；signalmodulation1引言随着载人空问交会对接任务的圆满完成，以及“嫦

6、娥”探月工程的顺利实施，可以预见在不远的将来，我国将实施载人深空探测任务，其中航天器深空通信系统作为天地测控的关键纽带，其正常运行是载人深空探测任务成功的重要保证。载人航天器深空通信系统设计面临着以下问题：①信号传输距离远，衰减大；②天地之问通信数收稿日期：2013一04一08；修回日期：20130723基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：王玮(1986一)，男，硕士，工程师，研究方向为载人航天器信息系统设计。Email：majestywangwei@163．com。第6期王玮等：一种载人航天器深空通信系统架构的设想据业务

7、类型多，通信传输性能的需求不同；③前向和返向链路带宽严重不对称；④功率、质量、尺寸等因素严格限制硬件设备和协议的设计。为了进行深空探测，NASA“伽利略”(Galileo)探测器天线的口径已达4．8m，相比于地球静止轨道卫星1～2m口径的天线，可获得7．6～13．6dB的增益[1]。不过，受航天器尺寸、质量、功耗等限制，采用增大天线口径的方式提高增益，在实施上有很大的难度。为了利用有限的硬件资源获得更高的增益，NASA的“旅行者”(Voyager)、“火星全球勘测者”(MarsGlobalsurveyor，MGS)、“奥德赛”

8、(Odyssey)探测器，均采用了Rs+卷积码级联编码方案，与未编码信号相比，可获得10dB左右的增益，但信号的改善仍比较有限，深空通信数据速率比较低，一般只有几千比特每秒。针对上述问题，本文在对多种新型深空通信技术研究比较的基础上，选用了其中几种先进技术进行了优化组合，构想