小型衛星用高速ダウンリンク通信システムの開発

小卫星高速下行通信系统研制

• 批准号: 16J07353
• 负责人: 深見 友也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07353/
• 关键词: 地球観測衛星; 小型衛星; 無線通信; 変復調; 衛星通信; 誤り訂正符号; GPGPU; 信号処理

本研究は地球観測衛星からの高速ダウンリンク信号を地上で復調・復号する受信機について、抜本的にアーキテクチャを変えることで低コスト化を実現することを目的としている。本年度は2つの手法について研究を行った。1つ目の手法は昨年度に引き続き、衛星からの受信信号の波形をディスクに記録し、シンボルレートを下げて民生用の受信機に入力することで、実時間の数倍程度で復調・復号する手法である。本年度は実際のハードウェアを購入して試験系を構築し、考案した手法を地上試験によって実証した。本手法は特許を出願した(特願2018-054759)。2つ目の手法はタイムスライシングと呼ばれる通信方式を用いた手法である。近年、静止衛星通信向けに500 MHz程度の広帯域キャリアを用いた通信が民生分野で実用化されている。貴重な周波数帯域を1ユーザーで占有することは希なため、時分割による多重化を用いる。この方式に対応した受信機は広帯域キャリアから自分宛のヘッダが付いたパケットを検知し、該当パケットのみを復調・復号する。キャリアの周波数帯域が500 MHz程度であるのに対し、誤り訂正復号回路は100 Mbps程度に抑えられており、これによって広帯域キャリアに対応しながら受信機の低コスト化が可能となっている。これを地球観測衛星の通信に適用するための研究を行った。衛星側で送信するデータを分割してIDを付加した上で広帯域キャリアとして送信し、地上側ではアナログ的に信号を分配し、複数の民生用のタイムスライス対応受信機で復調、復号し、出力データを結合するという手法を考案した。検討の結果、数%のビットレート低下で地上側受信機のコストを1/10以下に抑えられることを明らかにした。本手法は特許を出願した(特願特願2018-035139)。以上の手法により地球観測衛星の高速ダウンリンク信号を安価なシステムで受信する技術を確立した。

这项研究旨在通过从根本上改变地球观察卫星来解调和解码高速下行信号的接收器的体系结构来降低成本。今年，我们对两种方法进行了研究。与去年一样，第一种方法是记录从磁盘上的卫星接收信号的波形，降低符号速率并将其输入到消费者接收器中，并在实时几次进行解码和解码。今年，我们购买了实际的硬件来构建测试系统，并演示了我们通过地面测试设计的方法。该方法已提交专利申请（日本专利申请号2018-054759）。第二种方法是一种称为时间切片的通信方法。近年来，使用大约500 MHz的宽带载体的通信已在消费部门用于地静止卫星通信的实际用途。由于一个用户很少会占据有价值的频段，因此使用时分多路复用。支持此方法的接收器可检测带有从宽带载波地址的标头的数据包，并仅解调和解码相应的数据包。虽然载波频带约为500 MHz，但误差校正解码电路保持在约100 Mbps的位置，这允许接收器的低成本，同时支撑宽带载体。我们进行了研究，将其应用于地球观察卫星通信。我们设计了一种方法，其中将卫星上传输的数据划分，ID并添加为宽带载体，并且信号类似于地面上分布，解码并用多重消费者时间启用的接收器进行解码和解码，并将输出数据组合在一起。调查的结果是，据透露，比特率降低的百分之几可以将陆地接收器的成本降低到1/10。该方法已提交专利申请（日本专利申请号2018-035139）。使用上述方法，已经建立了一项技术，可以使用廉价系统从地球观察卫星接收高速下行信号。

项目成果

小型衛星搭載用の省電力高速送信機の開発

开发用于小卫星的节能高速发射机

• 发表时间: 2016
• 期刊: 電子情報通信学会和文論文誌B
• 作者: 渡邊 宏弥;深見 友也;齋藤 宏文;冨木 淳史;小島 要;新家 隆広;川元 光一;重田 修;布村 仁志
• 通讯作者: 布村 仁志

High spectral-efficiency communication in X band for small earth observation satellites - Result of 505 Mbps demonstration and plan for 2 Gbps link -

小型地球观测卫星的 X 频段高频谱效率通信 - 505 Mbps 演示的结果和 2 Gbps 链路规划 -

• 发表时间: 2016
• 作者: Hirobumi Saito;Tomoya Fukami;Hiromi Watanabe;Atsushi Tomiki;Takahide Mizuno;Naohiko Iwakiri;Shin-ichi Nakasuka;Takahiro Shinke;Kaname Kojima;Koichi Kawamoto;Osamu Shigeta;Hitoshi Nunomura;Yasuaki Kanda;Hideki Kayaba
• 通讯作者: Hideki Kayaba

High Bit-rate Communication in X Band for Small Earth Observation Satellites - Result of 505 Mbps Demonstration and Plan for 2 Gbps Link -

小型地球观测卫星的 X 频段高比特率通信 - 505 Mbps 演示结果和 2 Gbps 链路规划 -

• 发表时间: 2016
• 作者: Hirobumi Saito;Atsushi Tomiki;Takahide Mizuno;Tomoya Fukami;Hiromi Watanabe;Shin-ichi Nakasuka;Naohiki Iwakiri;Takahiro Shinke;Kaname Kojima;Koichi Kawamota;Osamu Shigeta;Hitoshi Nunomura;Yasuaki Kanda;Hideki Kayaba
• 通讯作者: Hideki Kayaba

通信システム、及び受信装置

通信系统及接收装置

• 发表时间: 2018

Development of Store and Forward System for Hodoyoshi-3&4 Microsatellites

Hodoyoshi-3存储转发系统的开发

• DOI: 10.2322/tastj.14.pf_125
• 发表时间: 2016
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
• 作者: Takeshi MATSUMOTO;Masayasu MATSUI;Shinichi NAKASUKA;Tomoya FUKAMI;Yoshihide AOYANAGI;Takaya INAMORI;Ayumu TOKAJI;Yoshihiro TSURUDA;Toshiki TANAKA;Koji YAMAGUCHI;Yuzo SHIBAYAMA
• 通讯作者: Yuzo SHIBAYAMA