地面与卫星激光通信应用下一代纠错码

近日据外媒报道，日本国家信息通信技术研究所（NICT）与名古屋工业大学（NITech）协同日本宇宙航空研究开发机构（JAXA），成功完成全球首例下一代纠错码在轨验证，该技术可有效抑制大气湍流对地卫星激光通信的影响。

众所周知，地卫星激光链路中的大气湍流会引发信号衰落，导致突发性数据错误。纠错码正是应对此类影响的关键技术之一。

本次实验中，研究团队传输了具有高纠错能力的下一代纠错码（5G NR LDPC码与DVB-S2标准码），成功修正了激光链路中因大气湍流产生的突发数据错误。结果表明，与传统技术方案相比，这两种纠错码均能显著提升通信质量。

该研究成果已在2025年国际空间光学系统与应用会议（ICSOS）上发布。众所周知，地卫激光链路中的大气湍流会引发信号衰落，从而导致突发性数据错误。纠错码正是应对此类影响的关键技术之一。

采用新一代纠错码的数据传输实验配置

实验中，研究团队成功传输了具备高纠错能力的下一代纠错码（5G NR LDPC与DVB-S2），有效修正了激光链路中因大气湍流产生的突发数据错误。结果表明，与传统方案相比，这两种纠错码均可显著提升通信质量。这一成果通过应用新型纠错码，有望推动地卫激光通信技术的实际应用部署。

NICT长期致力于推动地卫激光通信技术的实用化研发，并将攻克大气湍流影响列为实现该技术落地的关键挑战。为突破此技术瓶颈，NICT依托自有的1米口径光学地面站，与JAXA搭载于光学中继卫星的激光通信系统（LUCAS）协同开展了地对静止轨道（GEO）卫星的激光通信实验，旨在深入探究大气湍流对通信质量的影响规律。

研究表明，大气湍流会引发持续数毫秒至数十毫秒的信号衰落，进而产生突发性数据错误，最终导致通信质量下降与链路失稳。目前克服该影响存在两种技术路径，光学补偿方案与纠错编码方案。

基于简化光学控制系统的考量，NICT选择采用纠错编码技术。研究团队持续推进创新验证计划，旨在演示具有更强纠错能力的下一代编码——包括5G应用领域的NR LDPC码与卫星广播领域的DVB-S2码，其性能均优于传统里德-所罗门码。

本次实验中，NICT与名古屋工业大学合作，通过1米口径光学地面站与LUCAS系统构建的地对静止轨道卫星激光链路，采用60 Mbps下行速率，成功完成了包含5G NR LDPC与DVB-S2在内的下一代纠错编码数据传输验证。

基于NICT在大气湍流特性研究方面积累的实测经验，研究团队通过优化交织技术与纠错编码的参数配置，成功攻克了因信号衰落引发的突发误码难题。

实验数据分析证实，该方案能有效校正大气湍流导致的突发数据错误。此举在全球范围内首次验证了：与传统编码相比，5G NR LDPC与DVB-S2编码可显著提升通信质量。

这些先进编码不仅具备卓越的纠错性能，其硬件实现难度较低的特性更推动了地卫激光通信的实用化进程。同时，该技术展现出与未来5G通信系统的潜在兼容性。

本项突破将有效提升地卫激光链路的通信质量，加速其商业化部署进程。该技术使得现有地面5G通信协议与卫星广播标准可延伸应用于空间通信网络系统，未来有望成为构建天地一体化激光通信系统的关键技术支撑。