毫米波星間通信測(cè)距一體化技術(shù)研究*

張仲楷，崔高峰，和夢(mèng)敏，辛 星，王衛(wèi)東

(北京郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院，北京 100876)

0 引 言

衛(wèi)星星間鏈路(Inter-Satellite-Link，ISL)是指在衛(wèi)星或者是航天器之間建立的無線鏈路，借助該鏈路便可以完成星間數(shù)據(jù)通信以及距離測(cè)量。根據(jù)使用頻段，星間鏈路主要分為微波/毫米波鏈路以及光學(xué)鏈路。光學(xué)鏈路有著通信帶寬大、傳輸速率快以及測(cè)距精度高等優(yōu)點(diǎn)，但其波束較窄，難以對(duì)準(zhǔn)、跟蹤、捕獲[1]。而相較于微波鏈路，毫米波星間鏈路具有傳輸速率高、頻譜資源豐富等特點(diǎn)。目前星間鏈路主流的頻段為Ka頻段[2]，而隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的目光投向了Q和V頻段。該頻段具有更加豐富的頻譜資源，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景，是未來研究的重點(diǎn)。對(duì)于小衛(wèi)星編隊(duì)，使用毫米波星間鏈路可以提升傳輸效率同時(shí)擴(kuò)展頻譜資源，而星間鏈路中的傳播時(shí)延以及多普勒頻率偏移也對(duì)信號(hào)處理技術(shù)的性能提出了一定的要求。

在目前的毫米波星間鏈路中，星間通信和星間測(cè)距相對(duì)比較獨(dú)立，通常需要兩套系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)。如果設(shè)計(jì)一種一體化波形，將通信和測(cè)距整合到一個(gè)系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)星間通信測(cè)距一體化，有利于減小衛(wèi)星的負(fù)載以及系統(tǒng)開銷，符合衛(wèi)星小型化的發(fā)展趨勢(shì)。目前主要用到的一體化波形為“GMSK+PN”,即將數(shù)據(jù)進(jìn)行GMSK調(diào)制再疊加上負(fù)責(zé)測(cè)距的PN偽碼序列。文獻(xiàn)[3]使用了“GMSK+PN”技術(shù)用于X頻段星地鏈路的通信測(cè)距一體化，文獻(xiàn)[4]則用于星間鏈路的通信測(cè)距一體化，而文獻(xiàn)[5]則應(yīng)用于深空通信中的測(cè)量數(shù)據(jù)返回以及軌道距離的確定。……