Socionext攜手日本東京工業大學共同開發了全球首顆采用CMOS技術的Ka波段的衛星通信芯片。

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，在偏遠農村、山區或是公海想要連接互聯網依然不是一件易事。

近日， Socionext聯手日本東京工業大學共同開發了一款應用于Ka波段的衛星通信芯片，并基于該芯片研制出一種新型收發器，可用于在地球低軌道、中軌道和地球靜止軌道衛星間的無縫通信，也就是說，互聯網將有望連接至偏遠農村、公海等特殊通信場景，實現全球互聯網無縫鏈接。

衛星通信在大數據時代的應用

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

衛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，可為高速衛星通信、千兆比特級寬帶數字傳輸、高清晰度電視、衛星新聞采集、個人衛星等新業務提供條件。

目前地面接力通信系統中，Ka頻段收發射設備的技術已比較成熟，但地面站的衛星收發設備技術仍面臨著成本高昂等問題，難以實現低成本互聯。

首創CMOS技術的Ka波段衛星通信芯片

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

這款新型收發器在發射（TX）端采用高質量因子變壓器，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，可實現多種功能：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的動態范圍，使其即使在噪聲和干擾較強的環境中仍能正常工作。

圖：衛星通信收發器原型及其功耗特性

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

研發團隊利用SATCOM DVB-S2X標準規定的所有調變方式，創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據傳輸率的高階調變技術，如64 APSK及256 APSK。性能測試結果顯示，與其它現有SATCOM接收器相比，這項設計新穎擁有一定的應用前景。

實現全球無縫連接

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星的地—地平臺通信，是實現全球無縫連接的另一塊拼圖。

東京工業大學岡田健一教授表示：“衛星通訊已成了為低密度偏鄉地區提供互動電視與寬帶網絡服務的關鍵技術。采用CMOS技術的Ka頻段芯片擁有低成本的優勢，是非常可期的解決方案。”

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