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基于ASIC的海五卫星信号接收技术及实现

韩星;张华冲;杨松

【摘要】针对海事五代(Inmarsat-5)高通量卫星信号的特点,结合卫星前向多波束

信号接收处理的需求,设计了一种基于专用处理芯片的接收处理设备,该设备采用子

板+载板的结构形式以及ASIC+FPGA+DSP的架构.经过实星信号接收测试,该设备

能够实现Inmarsat-5高通量卫星固定点波束信号和高容量点波束信号的实时接收

处理,具有工作稳定、接口丰富、软件可升级等优点,可以广泛用于各种相同信号

体制的高通量卫星信号接收机.

【期刊名称】《无线电工程》

【年(卷),期】2018(048)010

【总页数】4页(P896-899)

【关键词】高通量卫星;专用处理芯片;Inmarsat-5系统;接收机

【作者】韩星;张华冲;杨松

【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;中国电

子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第五

十四研究所,河北石家庄050081

【正文语种】中文

【中图分类】TN911

0引言

Inmarsat-5是第五代海事卫星通信系统，是目前第一个使用Ka频段的全球性商

业宽带高通量卫星(HighThroughputSatellite，HTS)通信系统，该系统使用Ka

波段，采用多点波束配置，具有通信容量大等优点[1]。随着人们对无缝移动宽带

互联网接入需求的不断增长，针对Inmarsat-5卫星信号的接收技术的研究具有重

要意义[2]。

传统的接收设备通常采用国外公司的专用处理设备，价格昂贵且使用不够灵活，无

法自定义修改[3]。本文针对Inmarsat-5卫星固定点波束和高容量点波束信号实时

接收处理的需求，提出了一种基于ASIC+FPGA+DSP接收处理方案，并详细介绍

了软硬件实现结构以及性能测试结果，该接收设备具有低功耗、低成本、工作稳定、

性能优异和可自定义升级等特点。

1研究背景

1.1高通量卫星

高通量卫星是新一代宽带通信卫星的统称，通常情况下，一个HTS卫星具有多波

束覆盖、频率重复使用、通常使用Ka频段[4]等特征。

一颗典型的HTS卫星采用60个点波束，如果每一个点波束为出向500MHz和回

传500MHz的容量(典型的Ka频段分配)，则此颗卫星将拥有60GHz的容量，

HTS卫星的bit/Hz比通常可以达到2～3，这样一颗HTS卫星的传输总容量可以

轻易地突破100Gb/s。正是由于HTS卫星具有以上特点，近年来其发展迅猛，

2013年高通量卫星占全球总卫星带宽容量需求的17%，预计到2023年占比将增

长到将近50%[5]。

我国已于2013年开始实施“宽带中国”计划，已经成功发射“中星16”高通量

卫星，总通信容量超过20Gbps，超过之前我国所有研制的通信卫星容量总和。

为满足“宽带中国”和“一带一路”战略的宽带需求，“十三五”期间还将发射多

颗HTS卫星。

1.2Inmarsat-5系统

Inmarsat-5系统是第一个使用Ka频段的全球性商业宽带高通量卫星通信系统，

其改变了传统海事VSAT市场以C、Ku波段为主的通信，推出了定位于高端用户

的全球高速移动宽带业务GlobalXpress，该业务的目标是海事和航空服务等领域。

Inmarsat-5的3颗卫星，采用HTS技术、Ka频段，可以为宽带卫星终端用户提

供下行50Mbps、上行5Mbps的速率。卫星采用点波束方式，一共有72个固

定点波束(每个波束下行支持50Mbps)、6个移动高容量点波束(可灵活机动调整

到需要的区域，每个波束下行支持150Mbps)，单颗卫星容量4.5Gbps[6]。

一般HTS卫星的前向信道采用DVB-S2/ACM的技术体制，回传信道采用FDM-

TDMA技术体制、自适应编码和功率控制等技术，以充分克服雨衰对卫星链路的

影响，将卫星网络的可用度和用户体验提升到令人基本满意的水平。

1.3DVB-S2和Annex-M标准

DVB-S2标准作为第二代数字卫星广播标准广泛应用在广电、电信和计算机等领域，