低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

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1、V01．22No．1航天器工程第22卷第1期72SPACECRAFTENGINEERING2013年2月低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究王中果汪大宝(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据，致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题，文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能，合理利用地面站资源，提出遥感卫星传输效能因子指标，依据此指标，对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明：采用Ka频段

2、传输，在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时，典型地面站的链路可用率达到95％以上，显著提高了数传系统的综合传输效能。关键词低轨遥感卫星；Ka频段；星地数据传输；效能；链路可用率中图分类号：V474．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．01．014ResearchonTransmissionEffectivenessofRemoteSensingDatafromLEOSatellite—to—EarthatKa-bandWANGZhongguo(BeijingInstitut

3、eofSpacecraftSystemWANGDabaoEngineering，Beijing100094，China)Abstract：RapidlyincreasingspatialresolutionofLEOremotesensingsatelliteleadstomassremotesensingdata，whichresultsinmuchpressureonsatellite—to—earthdatatransmissionatX—band．Tosolvetheproblem，thenecessityoftr

4、ansmissionatKa—bandisanalyzedinthispaper．Onthisbasis，toevaluatethedatatransmissionperformancesyntheticallyandutilizegroundstationresourcereasonably，afigureoftransmissioneffectivenessfactorisproposed，andanoptimumdesignofdatatransmissionschemeforgroundstationapplica

5、tionisconducted．Resultsoftheoreticalanalysesandsimulationshowthatcomparedwiththecurrentmaximumtransmis—sionrateatX—band，thetransmissionrateatKa—bandismultipliedby3，whilelinkavailabilityoftypicalgroundstationisover95％，whichimprovestheoveralltransmissioneffectivenes

6、ssignifi—cantly．Keywords：LEOremotesensingsatellite；Ka～band；satellite—to—earthdatatransmission；effec—tiveness；linkavailability1引言目前，国内遥感卫星主要采用四相相移键控(QPSK)或参差四相相移键控(SQPSK)调制方式进行星地数据传输‘1

7、，传输频段为X频段，传输频率范围为8025MHz8400MHzE“，带宽仅为375MHz。然而，随着遥感卫星空间分辨率的不断提高，载荷数据率相应大幅提升，有限的

8、传输通道带宽制约着卫星效能的发挥，无法满足用户对海量遥感数据的需收稿日期：2012—11—21：修回日期：2012—12—18作者简介：王中果(1982一)，男，硕士，工程师，从事低轨遥感卫星数据传输总体设计工作。Email：zhongguo．wang@gmail．第1期王中果等：低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究73求，成为制约遥感卫星总体性能提升的瓶颈。目前，国际上公布的X频段最大传输速率是“世界观测”(WorldView)系列卫星的800Mbit／s(极化复用，单通道400Mbit／s)[3-4]。为解决上述难

9、题，传统方法仍选择X频段，采用高效利用带宽的高阶调制技术，如八相相移键控(8PSK)、十六进制正交幅度调制(16QAM)等，或采用频率极化复用技术进一步提高频带利用率。然而，由于受到卫星自身资源的限制，星上数传功率有限，导致传输速率提升空间有限。此外，随着遥感卫星数量的快速增加，不同卫星X频段数传信号间