2. 星载雷达数据特性与传输需求

星载雷达数据链的设计起点不是通信体制，而是雷达载荷输出的数据本身。合成孔径雷达（SAR）在一个合成孔径时间内连续采集回波，经采样、量化后形成原始回波数据；原始回波经成像处理生成单视复数（SLC）或幅度图像产品；与此同时，平台姿态、轨道、时间基准、雷达工作参数等辅助数据必须与回波或图像同步记录。三类数据在速率、容量、时延和可靠性上的要求差异极大，直接决定了数据链应采用实时下传、存储转发还是两者混合的架构。

一、原始回波数据：速率最高、容量最大

原始回波是雷达接收机输出的基带或中频采样数据，通常为复数形式（I/Q 两路）。其数据速率由距离向采样率、方位向脉冲重复频率（PRF）和量化位宽共同决定。以一台典型星载 SAR 为例：距离向采样率 f_s = 300 MHz，量化位宽 8 bit（I/Q 各 8 bit，即每采样点 16 bit），PRF = 3000 Hz，则原始数据速率约为：

R_raw = f_s × PRF × 16 bit
      = 300e6 × 3000 × 16
      = 1.44e13 bit/s ≈ 14.4 Tbit/s

这一数值远超当前星地链路能力，因此实际系统必须采用距离向降采样、数据压缩或分块存储。例如，若在距离向做 4:1 抽取，速率降至约 3.6 Tbit/s；再经 2:1 无损压缩，约 1.8 Tbit/s。即便如此，仍远高于常规 X 频段数传能力（数百 Mbit/s 至数 Gbit/s），所以原始回波通常不直接实时下传，而是先写入大容量固态存储器，待卫星过境地面站时以存储转发方式下传。

原始回波的容量需求同样惊人。一次 10 分钟成像任务，按压缩后 1.8 Tbit/s 计算，数据量约为 1.35 TByte。这就要求星上存储容量达到 TByte 级，且写入带宽需匹配瞬时速率。时延方面，原始回波本身对实时性要求较低，允许数小时甚至数天的存储转发，但必须保证数据完整、无丢帧。

二、成像数据：速率适中、时延敏感

成像数据是原始回波经星上或地面成像处理后的产品，常见形式包括 SLC、地距图像（GRD）和幅度图像。由于成像处理完成了脉冲压缩、方位聚焦和几何校正，数据量大幅下降。以 1 米分辨率、10 km × 10 km 的条带模式为例，SLC 数据量约为 2～4 GByte，GRD 约为 0.5～1 GByte。若要求成像后 30 分钟内下传，则平均速率需求约为：

R_img = 2 GByte / 1800 s ≈ 1.1 MByte/s ≈ 8.9 Mbit/s

这一速率对星地链路而言较为宽松，但成像数据的时延要求明显高于原始回波。对于灾害应急、海事监视等任务，用户期望从成像到获取图像的时间尽可能短，通常要求分钟级至小时级。因此，成像数据更适合采用实时或准实时下传，必要时可通过中继卫星或低轨星座组网降低等待时间。

可靠性方面，成像数据一旦丢失，通常无法从原始回波重新生成（若原始回波未存储），因此需要较高的传输可靠性。一般要求误码率低于 10^-6，并采用自动重传请求（ARQ）或前向纠错（FEC）保障。

三、辅助数据：速率低、但必须同步可靠

辅助数据包括卫星轨道参数、姿态角、时间戳、雷达工作模式、增益设置、定标参数等。其速率通常很低，每秒仅几 kbit 至几十 kbit，但要求与回波或图像严格同步。例如，姿态数据用于运动补偿，若时间戳偏差超过 1 ms，可能导致成像散焦。辅助数据通常嵌入原始回波或成像数据流中，作为帧头或独立通道传输。

辅助数据的可靠性要求最高，因为其错误会直接影响成像质量和几何定位精度。通常采用强纠错编码，并要求误码率低于 10^-8。此外，辅助数据必须与主数据保持时间对齐，传输过程中不能出现乱序或丢失。

四、三类数据的对比与传输策略

下表汇总了三类数据的关键特性（示例参数，用于说明量级关系）：

从上述对比可见，星载雷达数据链必须同时应对“高速率大容量”和“低时延高可靠”两类矛盾需求。工程上常采用分层传输架构：原始回波走存储转发通道，成像数据走实时通道，辅助数据嵌入两者并优先保障。链路设计时，需根据任务剖面动态分配带宽和存储资源，例如在过境窗口内优先下传成像数据和辅助数据，原始回波则利用剩余带宽或等待后续过境。