载波跟踪和多普勒测量itu.doc

ITU-R SA.1014-1建议书 载人和无人深空研究的通信要求 （1994-2006年） 范围 本建议书简要描述了深空通信的基本特性。这些特性将影响或决定频段的划分、协调、共享和干扰保护。 国际电联无线电通信全会， 考虑到 a) 地球与深空空间站间的通信具有独特的需求； b) 这些要求会影响频段划分、共享、协调、干扰保护以及其它规则和频率管理问题， 建议 1 深空研究及其与其它业务间的相互关系应考虑附件1中对深空通信需求与特性的描述。 附件 1载人和无人深空研究的通信要求 1 引言 本附件介绍了深空研究任务的某些特性，以及在以航天器为手段开展深空研究时对通信提出的功能与性能要求，此类任务所采用的技术方法和系统参数。 有关带宽特性和要求的考虑，请参见?ITUR?SA.1013建议书。  2 通信要求 深空任务要求在长时间和长距离的情况下确保高度可靠的无线电通信。例如收集有关海王星科学数据的航天器，将历时八年且要求在4.65 ? 109公里的距离上提供通信服务。由于深空研究所需无线电通信距离超长，因此地球站的等效全向輻射功率e.i.r.p.）很高且接收机十分敏感。 目前持续使用的深空无线电通信频带是针对一批执行中的任务以及正在规划中的任务。由于许多太空任务耗时几年，且经常会同时执行若干项任务，因此在任何时候都需要相应地与几个航天器进行无线电通信。 此外，各项任务都有可能包括一个以上的航天器，因此有必要同时与几个空间站进行无线电通信。另外，可能还需要协调空间站与几个地球站同时进行无线电通信。 2.1 遥测要求 遥测用于从深空发射维护和科学数据。 为确保航天器的安全和任务的成功，必须确保在必要时能够接收到有关航天器状况的维护遥测数据。这便需要一条不受天气影响的、具备足够容量的通信链路。此项要求是确定深空研究优选频段的决定因素之一（见ITUR SA.1012和ITU-R SA.1013建议书）。 科学遥测的内容包括发送航天器所载科学仪器收集的数据。对于特殊仪器与测量，所需数据速率和可接受的误码率可能大不相同。表1中包括了科学与维护遥测的典型数据传输速率范围。 表 1 太空研究所需的比特率 方向和功率 链路特性 不受天气影响 正常 高数据速率 地对空 遥控 (bit/s) 计算机程序 (kbit/s) 话音 (kbit/s) 电视(Mbit/s) 测距 (Mbit/s) 1-1?0001-50451-41 1-1?0001-100450.2-1210 1-2?0001-200456-100100 空对地 维护遥测 (bit/s) 科学数据(kbit/s) 话音 (kbit/s) 电视(Mbit/s) 测距 (Mbit/s) 8-5000.008-115450.2-0.81 8-5001-500450.2-810 8-2 ? 10540-3 ? 105456-1?000100 随着新设备和技术的出现，遥测链路的容量也在稳步提升。容量的上升被用于两个方面： – 在特定星球或距离收集更多数据；并且 – 将有益的探索延伸到更远的星球。 对于某特定遥测系统，可实现的最大数据速率与无线电通信距离的反平方成比例。在木星附近（9.3 ? 108 公里）可提供134 kbit/s数据速率的链路容量，在金星附近 （2.58 ? 108 公里）可提供1.74 Mbit/s 的数据速率。由于更高的数据速率需要更宽的传输带宽，有效利用最大遥测容量的能力取决于已划分频段的宽度，以及地球站波束宽度内（并在相同频带内工作）同时执行任务的航天器数量。 现在的编码方式允许使用更低的信噪比，而这种编码方法的进步是对遥测工作的一项重要贡献。编码信号需要更宽的传输带宽。超高数据速率使用编码遥测可能会受到划分带宽的限制。 2.2 遥控要求 遥控链路的主要要求是可靠性。在需要时必须能够准确地接收到指令。通常要求遥控链路的比特误码率不大于1 ? 10–6。不论航天器的方向如何，甚至在主增益天线并未指向地球的情况下，也必须能够成功地接收到指令。对于这种情况，需要使用近似全向的航天器天线。由于航天器的天线增益低，又需要提供高可靠性，因此需要高e.i.r.p.。 鉴于航天器上安装了计算机，航天器系统的自动排序和操作基本上已经预定，并存储于航天器内供将来操作时使用。对于某些复杂的顺序，自动操作是必要条件。为正确观测到航天器变化或功能失常，若要在飞行途中改变存储指令，则需具备发送遥控的能力。对行程很长的任务，以及排序有赖于早期航天器取得的成果的情况，这一点尤为重要。例如，航天器路线更正指令是基于跟踪测量且无法预先确定。 表1中给出了所需指令数据速率的范围