Socionext攜手日本東京工業(yè)大學共同開發(fā)了全球首顆采用CMOS技術的Ka波段的衛(wèi)星通信芯片。

我們身處于信息時代，通訊技術達到了前所未有的最高水平。然而，在偏遠農(nóng)村、山區(qū)或是公海想要連接互聯(lián)網(wǎng)依然不是一件易事。

近日， Socionext聯(lián)手日本東京工業(yè)大學共同開發(fā)了一款應用于Ka波段的衛(wèi)星通信芯片，并基于該芯片研制出一種新型收發(fā)器，可用于在地球低軌道、中軌道和地球靜止軌道衛(wèi)星間的無縫通信，也就是說，互聯(lián)網(wǎng)將有望連接至偏遠農(nóng)村、公海等特殊通信場景，實現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)無縫鏈接。

衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時代的應用

衛(wèi)星移動通信憑借其覆蓋范圍廣、不受地理條件影響等優(yōu)勢，與地面通信系統(tǒng)形成互補，廣泛應用于地面通信系統(tǒng)不易覆蓋或建設成本過高的領域。

衛(wèi)星通信使用的頻段涵蓋L、S、C、X、Ku、K、Ka等。其中，Ka頻段可用頻率資源豐富，能夠容許更大的容量，其上行線路的頻率為27–31 GHz，下行頻率為17–21 GHz，可為高速衛(wèi)星通信、千兆比特級寬帶數(shù)字傳輸、高清晰度電視、衛(wèi)星新聞采集、個人衛(wèi)星等新業(yè)務提供條件。

目前地面接力通信系統(tǒng)中，Ka頻段收發(fā)射設備的技術已比較成熟，但地面站的衛(wèi)星收發(fā)設備技術仍面臨著成本高昂等問題，難以實現(xiàn)低成本互聯(lián)。

首創(chuàng)CMOS技術的Ka波段衛(wèi)星通信芯片

本次Socionext與日本東京工業(yè)大學合作開發(fā)的芯片首次將Ka頻段衛(wèi)星通信功能集成到了單顆CMOS芯片中，大幅縮小了信號收發(fā)器尺寸，減小功耗，并降低了成本。

這款新型收發(fā)器在發(fā)射（TX）端采用高質(zhì)量因子變壓器，以達到的高效的功率利用和高線性度傳輸，從而降低傳輸過程中的失真。接收（RX）端則采用雙通道架構(gòu)，可實現(xiàn)多種功能：首先，使用兩個獨立的偏振模式或不同頻率并行作為接收通道，可以同時接收來自兩個衛(wèi)星的信號；其次，獨特的設計還可消除相鄰通道的干擾，即利用一條通道接收到的信息消除相鄰頻帶上的信號“污染”。這種方式增加了系統(tǒng)的動態(tài)范圍，使其即使在噪聲和干擾較強的環(huán)境中仍能正常工作。

圖：衛(wèi)星通信收發(fā)器原型及其功耗特性

TX和RX都采用直接轉(zhuǎn)換的方式，不同于目前廣泛使用的超外差接收器，它省去了中頻轉(zhuǎn)換，TX直接將基頻信號轉(zhuǎn)換為調(diào)變信號，RX則執(zhí)行逆向流程，這一設計大幅降低了收發(fā)器的整體復雜性、尺寸和能耗。

研發(fā)團隊利用SATCOM DVB-S2X標準規(guī)定的所有調(diào)變方式，創(chuàng)建了一枚原型芯片來測試其設計的實際性能，其中包括提供快速數(shù)據(jù)傳輸率的高階調(diào)變技術，如64 APSK及256 APSK。性能測試結(jié)果顯示，與其它現(xiàn)有SATCOM接收器相比，這項設計新穎擁有一定的應用前景。

實現(xiàn)全球無縫連接

Ka頻段SATCOM接收器首次采用標準CMOS技術，可設計用于與地球靜止軌道和近地軌道衛(wèi)星的地—地平臺通信，是實現(xiàn)全球無縫連接的另一塊拼圖。

東京工業(yè)大學岡田健一教授表示：“衛(wèi)星通訊已成了為低密度偏鄉(xiāng)地區(qū)提供互動電視與寬帶網(wǎng)絡服務的關鍵技術。采用CMOS技術的Ka頻段芯片擁有低成本的優(yōu)勢，是非?？善诘慕鉀Q方案?！?/p>

多年來，日本東京工業(yè)大學岡田健一教授實驗室致力于開發(fā)全球領先的新一代通信技術，在5G應用、物聯(lián)網(wǎng)設備、低功率藍牙通信領域擁有廣泛的研發(fā)成果。Socionext還將繼續(xù)與日本東京工業(yè)大學展開深入合作，創(chuàng)新技術打造低成本、低功耗無線通信技術，真正實現(xiàn)全球無縫互聯(lián)，幫助更多人從即時通信中獲益。