高性能卫星调制解调系统

（一）项目背景

党的十九大明确提出了建设航天强国的战略目标，我国航天事业获得了巨大发展动力，商业卫星市场不断壮大，未来必将产生一个巨大的卫星数据服务市场。其中数传链路系统和设备是卫星航天产业的基础技术之一，它将航天遥感遥测数据从模拟信号中的信息提取出来以供使用。目前国内有能力进入卫星解调市场的厂家并不多，主要有：中国空间技术研究院、北京遥测技术研究所、中国电子科技集团第五十四所和清华大学等，并且都位于我市之外，无助于我市航天产业发展战略。

目前卫星通信设备生产单位均采用法国 IN-SENC 公司的高速数据接收设备的技术路线，国内市场上现有的卫星数传链路调制解调设备也都采用FPGA 设计专用电路实现，存在成本高、设计实现复杂和通用性差等问题；并且设备的性能依赖于 FPGA 器件的制造工艺和资源规模，无法满足卫星数据传输速率的快速增长需求；此外，卫星数传链路设备多采用的高端 FPGA芯片长期依赖进口，芯片禁运政策导致诸多问题。另一方面，本项目属于移动通信相关设备制造行业，是卫星产业中的关键部分。戚发轫院士介绍中国未来卫星事业发展将走向“一大一小”两个方向。“大”是指未来的卫星将越来越大，通信能力更强；“小”是指未来将会涌现更多重量较轻的卫星，它们功能专一，但可以形成一个卫星网络。而现阶段卫星数据解调设备研制目前采取的方式仍然是向传统的设备生产厂商定制产品，生产能力有限且成本昂贵，无法匹配卫星产业快速发展的需求。

图 1 卫星地面处理与检测系统工作展示

作为卫星技术非常重要的一部分，调制解调技术的发展经历了由模拟实现到数字实现、从专用硬件芯片实现到软件定义无线电软硬件结合实现。

本项目基于 GPU 平台研究的全软件卫星解调设备可充分发挥软件实现的灵活性及可扩展性的优势，符合卫星产业向着智能化、灵活化、通用化的发展趋势。本项目的研究的卫星解调设备支持多种调制方式，全软件的开发平台可可大幅度降低地面接收设备的建设成本，缩短开发周期，提高产能，同时可以有效的规避禁运带来的各种风险，具有重要的战略意义。

（二）项目简介

针对我市发展航天产业的政策和国内外市场环境面临的新问题，本项目基于大规模并行计算技术和软件无线电技术研究开发一种新型全软件卫星数传链路系统，突破现有调制解调设备性能提升的瓶颈，既匹配“大卫星”的技术需求，同时全软件的设计又可有效降低成本，提高产能，符合“小卫星”市场对“量”的需求。总之，本项目将进行“软件定义卫星数传设备”及航天产业链电子信息软硬件系统的研发、生产、销售，产品将覆盖多种制式的卫星数据传输、地面测试和地面接收应用系统。

图 2 设备样机

（三）关键技术

本项目由高速并行载波恢复和并行时钟恢复技术实现高速率解调以及高速并行 LDPC 译码实现技术实现任意码速率、规则及非规则的准循环 LDPC译码。软件并行解调，costas 环和 gardener 环的 CUDA 编程实现高速并行载波恢复和并行时钟恢复技术，且同时实现解调、解密、译码三个流程。