Socionext携手日本东京工业大学开发Ka波段的卫星通信芯片

Socionext携手日本东京工业大学共同开发了全球首颗采用CMOS技术的Ka波段的卫星通信芯片。

我们身处于信息时代，通讯技术达到了前所未有的最高水平。然而，在偏远农村、山区或是公海想要连接互联网依然不是一件易事。

近日， Socionext联手日本东京工业大学共同开发了一款应用于Ka波段的卫星通信芯片，并基于该芯片研制出一种新型收发器，可用于在地球低轨道、中轨道和地球静止轨道卫星间的无缝通信，也就是说，互联网将有望连接至偏远农村、公海等特殊通信场景，实现全球互联网无缝链接。

卫星通信在大数据时代的应用

卫星移动通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件影响等优势，与地面通信系统形成互补，广泛应用于地面通信系统不易覆盖或建设成本过高的领域。

卫星通信使用的频段涵盖L、S、C、X、Ku、K、Ka等。其中，Ka频段可用频率资源丰富，能够容许更大的容量，其上行线路的频率为27–31 GHz，下行频率为17–21 GHz，可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视、卫星新闻采集、个人卫星等新业务提供条件。

目前地面接力通信系统中，Ka频段收发射设备的技术已比较成熟，但地面站的卫星收发设备技术仍面临着成本高昂等问题，难以实现低成本互联。

首创CMOS技术的Ka波段卫星通信芯片

本次Socionext与日本东京工业大学合作开发的芯片首次将Ka频段卫星通信功能集成到了单颗CMOS芯片中，大幅缩小了信号收发器尺寸，减小功耗，并降低了成本。

这款新型收发器在发射（TX）端采用高质量因子变压器，以达到的高效的功率利用和高线性度传输，从而降低传输过程中的失真。接收（RX）端则采用双通道架构，可实现多种功能：首先，使用两个独立的偏振模式或不同频率并行作为接收通道，可以同时接收来自两个卫星的信号；其次，独特的设计还可消除相邻通道的干扰，即利用一条通道接收到的信息消除相邻频带上的信号“污染”。这种方式增加了系统的动态范围，使其即使在噪声和干扰较强的环境中仍能正常工作。 

图：卫星通信收发器原型及其功耗特性

TX和RX都采用直接转换的方式，不同于目前广泛使用的超外差接收器，它省去了中频转换，TX直接将基频信号转换为调变信号，RX则执行逆向流程，这一设计大幅降低了收发器的整体复杂性、尺寸和能耗。

研发团队利用SATCOM DVB-S2X标准规定的所有调变方式，创建了一枚原型芯片来测试其设计的实际性能，其中包括提供快速数据传输率的高阶调变技术，如64 APSK及256 APSK。性能测试结果显示，与其它现有SATCOM接收器相比，这项设计新颖拥有一定的应用前景。

实现全球无缝连接

Ka频段SATCOM接收器首次采用标准CMOS技术，可设计用于与地球静止轨道和近地轨道卫星的地—地平台通信，是实现全球无缝连接的另一块拼图。

东京工业大学冈田健一教授表示：“卫星通讯已成了为低密度偏乡地区提供互动电视与宽带网络服务的关键技术。采用CMOS技术的Ka频段芯片拥有低成本的优势，是非常可期的解决方案。”

多年来，日本东京工业大学冈田健一教授实验室致力于开发全球领先的新一代通信技术，在5G应用、物联网设备、低功率蓝牙通信领域拥有广泛的研发成果。Socionext还将继续与日本东京工业大学展开深入合作，创新技术打造低成本、低功耗无线通信技术，真正实现全球无缝互联，帮助更多人从即时通信中获益。