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

我們身處于信息時(shí)代，通訊技術(shù)達(dá)到了前所未有的最高水平。然而，在偏遠(yuǎn)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(xué)共同開(kāi)發(fā)了一款應(yīng)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(wú)縫通信，也就是說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)將有望連接至偏遠(yuǎn)農(nóng)村、公海等特殊通信場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫鏈接。

衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的應(yīng)用

衛(wèi)星移動(dòng)通信憑借其覆蓋范圍廣、不受地理?xiàng)l件影響等優(yōu)勢(shì)，與地面通信系統(tǒng)形成互補(bǔ)，廣泛應(yīng)用于地面通信系統(tǒng)不易覆蓋或建設(shè)成本過(guò)高的領(lǐng)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(jí)寬帶數(shù)字傳輸、高清晰度電視、衛(wèi)星新聞采集、個(gè)人衛(wèi)星等新業(yè)務(wù)提供條件。

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

首創(chuàng)CMOS技術(shù)的Ka波段衛(wèi)星通信芯片

本次Socionext與日本東京工業(yè)大學(xué)合作開(kāi)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(hào)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(dá)到的高效的功率利用和高線性度傳輸，從而降低傳輸過(guò)程中的失真。接收（RX）端則采用雙通道架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多種功能：首先，使用兩個(gè)獨(dú)立的偏振模式或不同頻率并行作為接收通道，可以同時(shí)接收來(lái)自?xún)蓚€(gè)衛(wèi)星的信號(hào)；其次，獨(dú)特的設(shè)計(jì)還可消除相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，即利用一條通道接收到的信息消除相鄰頻帶上的信號(hào)“污染”。這種方式增加了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，使其即使在噪聲和干擾較強(qiáng)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(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)變信號(hào)，RX則執(zhí)行逆向流程，這一設(shè)計(jì)大幅降低了收發(fā)器的整體復(fù)雜性、尺寸和能耗。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用SATCOM DVB-S2X標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有調(diào)變方式，創(chuàng)建了一枚原型芯片來(lái)測(cè)試其設(shè)計(jì)的實(shí)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(shù)，如64 APSK及256 APSK。性能測(cè)試結(jié)果顯示，與其它現(xiàn)有SATCOM接收器相比，這項(xiàng)設(shè)計(jì)新穎擁有一定的應(yīng)用前景。

實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫連接

Ka頻段SATCOM接收器首次采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)，可設(shè)計(jì)用于與地球靜止軌道和近地軌道衛(wèi)星的地—地平臺(tái)通信，是實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫連接的另一塊拼圖。

東京工業(yè)大學(xué)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(dòng)電視與寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。采用CMOS技術(shù)的Ka頻段芯片擁有低成本的優(yōu)勢(shì)，是非常可期的解決方案。”

多年來(lái)，日本東京工業(yè)大學(xué)岡田健一教授實(shí)驗(yàn)室致力于開(kāi)發(fā)全球領(lǐng)先的新一代通信技術(shù)，在5G應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、低功率藍(lán)牙通信領(lǐng)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(xué)展開(kāi)深入合作，創(chuàng)新技術(shù)打造低成本、低功耗無(wú)線通信技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫互聯(lián)，幫助更多人從即時(shí)通信中獲益。