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动态电离层的CubeSat实验(二)

发 布:2016-1-22 14:15:06查 看:805

转译 原作者:Dr. Jacob Gunther

系统:

        任何一个航天器通信系统,都涉及到多个组件的运行协调。DICE采用的是Level3航天器。这是一个完备的测试硬件,可以可靠地运行在空间环境内并且满足CubeSat总线约束。单元发送的数据采用的是偏移正交相移键控(O-QPSK)来实现传输放大器的非线性失真的最小化。空中数据速率为2.69 Mbps,包括帧开销,前向纠错等.最终用户数据速率为1.5 Mbps。

        在DICE的操作阶段,我们采用了两个地面站。在NASA沃洛普斯场设施作为主要的地面站。其他的位于斯坦福国际研究的Menlo Park。加州地面站采用Ettus USRP(通用软件无线电外设)来实现上行链路和下行链路收发。USRP硬件连接到PC,记录所有的下行数据。


DICE通信系统


USRP和卫星地面通信:

        USRP N210被选择用来满足苛刻要求的地面站任务。USRP连接到PC,就可以用来接入RF,解调,解码信号。在下行链路,USRP,PC机和存储设备用来记录射频数据,后续的处理可以使用GNU Radio和C + +。接收机系统的框图如下:

        在沃洛普斯场的运行初期,DICE团队也遇到了射频干扰(RFI)重大的挑战。波段性操作暴露了大量交通广播电台的信号(PTT)。由于这些邻近干扰,遥远的卫星信号干扰比(SIR)是非常低的,导致下行链路性能差。下图是接收频谱上的效果与光谱和瀑布图。

地面干扰

        软件无线电定义的实现允许团队应用USRP自适应窄带开槽来减少这种干扰的影响。干扰缓解后得到的频谱上图右下所示。因此,团队决定地面部分使用USRP N210软件无线电技术。

总结:

        DICE团队最后实现了一个下行速率足够快的功能齐全的地面卫星站,建立一个新的性能标准的Cubesat.在灵活的USRP的帮助下,DICE团队建造了这样一个费用能够负担的起的地面站.基于USRP的可重构的配置通信系统能够根据RF环境而做出适应性的调整.假设没有USRP N210的相关技术,项目可能需要客服更多的技术困难和资金投入。

        在将来,这个地面站的概念将由多个立方体卫星通信队伍重新应用,包括在密歇根大学的培训团队。该系统提供了显著的优势,用一个单一的广播来实现多种通信标准,这样的话,每个团队可以根据自己的的需要,开发无线电。

DICE Cubesat团队



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