[發明專利]高動態衛星信道模擬器

有效

• 申請號: 201210279446.3
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102932072A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳超;楊占昕;徐偉掌;李正祥;盧起斌;鄧綸暉
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于衛星通信領域，具體涉及一種高動態衛星信道模擬器。

背景技術：

在衛星通信系統設計、規劃以及收發設備的預研階段，需要對衛星與地面之間的通信信道特性進行分析和模擬，特別是在衛星處在低軌道運行情況下，衛星和接收機之間的相對速度、相對加速度都特別大，衛星信道具有高動態多普勒頻移變換特性。

真實可靠的衛星信道特性需要通過衛星或者航天器進行實測，但這種方式資金消耗巨大、測試系統復雜、費時費力，國內外只有少數例如NASA這樣的組織能夠承擔這樣的實測，在設備預研的初期，由于技術上的不成熟和設備的不穩定，通過衛星搭載來進行信道特性分析也是不可行的。

實驗室條件下科研人員可以通過對信道特性進行數學建模再用軟件進行仿真模擬，良好的數學模型可以模擬衛星通信信道特性，國內外已有不少關于信道模型的研究成果。有三類分析模型被用來描述衛星信道，分別是經驗模型、概率分布模型和幾何模型。經驗模型不能夠解釋傳播過程的物理本質，但可以描述出對重要參數的敏感度；概率分布模型建立了對傳播過程的理解，對實際情況做除了簡化的假設，幾何模型采用幾何分析的方法，能預測單個或多個散射源的作用、解釋衰落機制，但須將實際結果引申到實際的復雜情況。大多數經典模型都是將經驗模型和概率分布模型相結合，形成具有統計接近度的統計模型，經典的統計模型有C.Loo模型、Corazza模型和Lutz模型。

信道仿真模型能夠精確的模擬信道特性，但由于計算機運算量過大和沒有通用的通信接口，致使單獨的計算機無法完成實時信道的模擬。若要完成信道特性的實時仿真，通常采用計算機配合信道模擬器來解決。信道模擬器能夠精確、實時、可重復地模擬衛星通信的信道特性，是一種相對成本可控、操作性強的信道模擬方式。目前國內外均有科研機構和公司進行信道模擬器的研發工作。

發明內容：

本發明實現了一種高動態衛星信道模擬器，支持對瑞利信道、萊斯信道、C.Loo信道模型、Corazza信道模型和Lutz信道模型的實時模擬，支持高動態多普勒頻偏，支持最大多徑數量為16徑，支持最大多徑延時為10ms、延時步進為10ns，并可完成中頻、L波段、X波段的自由切換。

本發明具體技術方案如下：

本發明涉及一種高動態衛星信道模擬器，包括信道參數生成單元、信道模擬單元和射頻單元構成。

所述信道參數生成單元由計算機和高動態衛星信道模擬軟件組成，衛星信道模擬軟件包括用戶界面、信道參數生成模塊、數據傳輸模塊組成。

用戶界面用于配置衛星信道模型、通信頻點、軌道參數、終端參數、環境參數，其中衛星信道模型有以下選項瑞利信道、萊斯信道、C.Loo模型、Corazza模型和Lutz模型，通信頻點為L波段和X波段任意頻點，軌道參數包括軌道半長軸、軌道偏心率、軌道傾角、升交點赤經、近地點幅角、真近點角，終端參數包括經度、緯度、運行速度，環境參數包括城市密集區域、郊區較空曠區域、鄉村開闊區域。

所述軌道半長軸，為橢圓軌道長軸的一半，它決定了衛星沿軌道飛行一周的時間；軌道偏心率，為軌道半焦距與半長軸之比；軌道傾角，描述了地球赤道平面與衛星運動平面的夾角；升交點赤經，為升交點與春分點相對地心的角距；近地點幅角，為近地點與升交點相對地心的角距；真近點角，為衛星位置與近地點相對地心的角距。

根據用戶界面所提供的軌道參數，信道參數生成模塊首先按照開普勒定律計算出衛星在軌道中的運行軌跡，然后根據信道模型、衛星運行軌跡、終端參數和環境參數，計算出信道特性參數，所述信道特性參數包括多普勒頻偏、多徑數量、多徑延時、多徑衰落和高斯白噪聲信噪比。根據不同的信道模型，多普勒頻偏最大為-100kHz到100kHz，多徑數量最多為16徑，最大多徑延時為10ms，最小延時步進為10ns。

數據傳輸模塊，首先把信道特性參數按特定順序打包成幀，并對成幀后的數據進行CRC循環冗余校驗編碼，最后通過以太網驅動接口把編碼后的數據發送給信道模擬單元。