通信分系统设计文档
一、 系统总体概述
测控通信分系统负责卫星与地面间的双向数据传输，包括遥测下行、遥控上行、FM话音转发以及业余/科普载荷（SSDV、SSTV、太空八音琴）的数据传输。
二、 通信体制与模式设计
1. 数传模式规划
| 模式 | 调制体制 | 物理速率 | 用途 | 有效速率 |
|---|---|---|---|---|
| 测试模式 | LoRa | 1200 bps | 扩频通信LEO链路测试 | 约 1 kbps |
| 常规模式 | GMSK | 4800 bps | 传输基本遥测信息 | 约 2 kbps |
| 高速模式 | GMSK | 9600 bps | 图像、文件数传 | 约 6.5 kbps |
2. 物理层与功率设置
RF输出功率：
- 低（17dBm）
- 中（23dBm）
- 高（27dBm）
拟定频率：
- 模拟下行：436.800MHz
- 数字下行：437.500MHz
- 语音上行：145.850MHz
- 控制、数据上行：根据IARU规定予以保密
3. 数据链路层特性 (常规下行)
- 同步码 (ASM)：0x1ACFFC1D。
- 纠错编码：采用级联码，
– 内码：卷积码 (K=7, r=1/2)
– 外码：RS(255,223)。 - 加扰：使用 CCSDS 标准扰码，G(x)=x^8+x^7+x^5+x^3+1。
- 帧结构：每帧 255 字节，含 10 字节主头和 213 字节载荷。
| 字段 | 长度 | 说明 |
|---|---|---|
| 卫星呼号 | 4 字节 | Base 40 压缩 |
| 时间戳 | 4 字节 | UNIX 时间戳 |
| 帧计数器 | 1 字节 | 自 00 到 FF 递增，溢出后归零 |
| 帧类型指示器 | 1 字节 | 待定 |
三、 卫星无线链路预算
1. 测控上行链路 (地对星)
| 类目 | GMSK 4800bd 数据 | LoRa 1200bd 数据 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 发射功率 (地面) | 7 | 7 | dBw |
| 发射增益 (地面) | 14 | 14 | dBi |
| 路径损耗 (最大距离) | 142.6 | 142.6 | dB |
| 极化损耗 | 3 | 3 | dB |
| 接收增益 (星上) | -6 | -6 | dBi |
2. 测控下行链路 (星对地)
| 类目 | GMSK 4800bd 数据 | LoRa 1200bd 数据 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 发射功率 (星上) | 23 | TBD | dBm |
| 发射增益 (星上) | 2 | TBD | dBi |
| 路径损耗 (2200km) | 154.5 | 152.2 | dB |
| 接收增益 (地面) | 14.8 | TBD | dBi |
| 编码增益 | 6 | TBD | dB |
| 接收电平 (地面) | -116.3 | TBD | dBm |
3. FM 话音转发器链路
| 类目 | 上行链路 (14x.xxxMHz) | 下行链路 (43x.xxxMHz) | 单位 |
|---|---|---|---|
| 最大距离 | 1535 | 1535 | km |
| 发射功率 | 7 (地面) | -3 (星上) | dBw |
| 发射增益 | 7 (地面) | -6 (星上) | dBi |
| 路径损耗 | 139.4 | 148.9 | dB |
| 接收电平 | -105 (星上) | -117.9 (地面) | dBm |
| 链路盈余 | 15 | 3 | dB |
四、 专项机制设计
1. 转发器控制失效安全 (CFS)
为防止星务计算机 (MCU) 故障导致转发器永久关闭，采用计时器中断控制方案：
- 电路上电后默认断开并开始计时。
- 若 MCU 正常，则通过中断信号重置计时器，保持转发器关闭。
- 若 MCU 失效停止发送中断，计时结束后电路自动接通，强行开启转发器以提供基本服务。
2. 业余无线电载荷需求
- V/U 转发器：带宽 12.5kHz，支持 CTCSS 74.4Hz 启动。
- SSDV 图像：通过遥测发射机传输。
- SSTV 图像：使用 FM 转发器发射机。
五、电路设计
作者：马志伟 创建时间：2026-02-28 13:05
最后编辑：马志伟 更新时间：2026-03-02 14:30
最后编辑：马志伟 更新时间：2026-03-02 14:30
