歐洲演示提高衛星通信傳輸速率的新技術

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編譯：陳柱文（中國電科36所）

2018年7月12日，歐洲航天局（ESA）在其官網宣布，由空客公司、Newtec公司、SES公司及盧森堡大學組成的團隊演示了一項可將特定帶寬的衛星通信傳輸速率提高9%的新技術。這項技術得到了ESA「通信系統高級研究」（ARTES）項目的支持，研究團隊通過開發和演示新型的多載波數字「預失真」地面技術，提高衛星通信鏈路的餘量，這項最新技術此前僅出現在一篇名為《非線性衛星系統的多載波連續預失真》的學術論文上。

研究團隊根據這種理論方法並通過改變一些關鍵的數字處理演算法，實現在發射端的迭代內調製干擾抵消，從而提高通信鏈路的餘量。計算機模擬結果表明，對於線性行波管放大器（TWTA）的鏈路餘量可提高1dB量級，由於大部分的衛星轉發器都使用線性行波管放大器，因此這種類型的放大器被用作高功率放大器的參考模型。需要指出的是，如果是非線性行波管放大器，那麼會有3dB的改善。

測試的系統架構

根據ARTES項目要求，這項工作不僅要實現理論突破，還要通過實際演示來達到更高的技術成熟度。為此研究團隊在實驗室測試平台上對原型樣機進行了驗證，同時在Ku頻段衛星真實的端到端轉發器鏈路上進行實際應用。實測結果表明，對4載波傳輸（4ⅹ7.5Mbaud DVB-S2載波@36HMz）而言，鏈路餘量可提升0.8dB。從商用的角度來看，相比同樣帶寬但沒有採取此項技術的鏈路，這可以提高9%的數據傳輸速率。由於通過利用迭代多載波數字預失真實現更好的魯棒性，從而允許多個載波重疊，使得能獲得更高的符號率（例如8.2Mbaud）。

多載波預失真技術提高了吞吐量

ARTES項目的特點是著重開發有明確市場需求或機會的服務和產品，例如工業合作夥伴參與項目。在本次研究中，Newtec公司作為地面段的製造商來進行牽頭，而空客公司則作為太空段的集成商，SES公司為外場測試提供衛星。

Newtec公司的專利及創新業務主任Dieter Duyck博士說，「多載波預失真技術通過了驗證，給即使是線性的轉發器也帶來了一定的（也是預料不到）的收益，使得多載波傳輸的效率與單載波傳輸都是頂尖的，從而打開了全新且廣闊的機會，例如多波束的動態帶寬及功率無損失效率的分配。」

在ARTES項目的背景下，由Aventi公司牽頭、Newtec公司參與的ECO項目研究表明，這項技術現在已經升級到「寬頻」運作，達到250 MHz的轉發器。

Aventi公司的諮詢及衛星技術項目首席技術官Omar Iqbal說，「我們很高興Newtec公司的寬頻多載波預失真技術在我們新的HYLAS4高通量衛星上進行演示，該衛星通過64個點波束為整個撒哈拉以南的非洲地區及歐洲地區提供Ka頻段服務。此外HYLAS4衛星有4個方向控制波束，可用於提供額外的容量。此次成功的演示為2019年引入多載波預失真鋪平了道路，這也表明Avanti公司承諾與技術合作夥伴共同創新，以更低的成本為客戶提供更大的吞吐量。」

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