我国星地通信速率大幅提升 每秒传输1部高清电影

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近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）利用自主研制成功的500毫米口径激光通信地面系统与吉林一号MF02A04星开展星地激光通信实验，通信速率达到10Gbps（每秒10G比特），所获取的卫星载荷数据质量良好，可满足高标准业务化应用需求。本次实验标志着我国已成功实现星地激光高速通信的工程应用，星地通信速率由Gbps迈入10Gbps时代。

空天院激光地面系统技术负责人、高级工程师李亚林介绍，当前星地通信主要采用微波技术，但微波频段资源有限，常用的X频段仅有375兆赫（MHz），近年来开始应用的Ka频段也只有1.5吉赫（GHz），难以满足星地海量数据传输需求。与微波相比，激光频谱资源极其丰富，带宽可达数百吉赫（GHz）。

“如果将频段比作道路，那么X频段是单车道，Ka频段是四车道，而激光可容纳成百甚至上千车道。利用激光通信每秒可传输1部高清电影，相较于现有的微波通信速率高出1~2个量级（十倍到近千倍）。”李亚林说。

同时，由于激光的发散角很小，能量高度集中，这样激光地面系统接收到的功率密度高，卫星能够“轻装上阵”，以远小于微波通信载荷的体积、重量和功耗实现超高速率的通信。此外，激光具有很强的抗电磁干扰能力，用激光作为载波进行数据的发射与接收，还能够显著提高星地通信的安全性。

星地激光通信技术难度高，空天院联合中国科学院光电所、北京融为科技有限公司，先后突破了大气信道预测及任务规划调度、激光信号的快速捕获建链和自适应光学校正、复杂大气条件下的无误码传输等一系列关键技术，在本次星地激光通信实验中按照业务化应用标准，成功完成了星地协同任务规划，激光信号双向捕获、稳定建链、自适应光学校正，基带信号高速解调译码，通信数据实时解析、误码重传、断点续传、记录输出等业务流程，实现了在非稳态信道下的星地激光高速、高可靠通信。

中国科学院院士、空天院院长吴一戎表示，目前我国遥感卫星探测获取的海量数据无法及时落地问题十分突出，严重影响了卫星应用效能发挥。在充分利用现有微波地面站的基础上，积极布局国家卫星激光通信地面站网，“激光+微波”组合运行模式将有望彻底解决我国星地通信瓶颈问题。

实验获取的首批遥感影像（吉林一号MF02A04星下传，空天院供图）

实验现场（空天院供图）

激光通信地面系统发射上行激光（空天院供图）