[發(fā)明專利]一種信道模型可變的寬帶衛(wèi)星信道模擬器

在審

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• 申請日: 2016-10-11
• 公開（公告）號: CN106656377A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 張磊;任術波;梁宗闖;陶瀅;馮瑄;周鈉;辛寧
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星測試領域，涉及一種寬帶衛(wèi)星信道模擬器，可用于模擬寬帶衛(wèi)星通信的信道特性。

背景技術

隨著對衛(wèi)星通信需求的增加以及Ka頻段在帶寬和容量方面的天然優(yōu)勢，近年來，越來越多的國家和機構相繼加入到對Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的開發(fā)和使用之中。在民商用方面，美國“銥星Next”通信衛(wèi)星系統(tǒng)計劃搭載Ka頻段通信載荷，美、歐、俄、日等國家的新一代高通量通信衛(wèi)星也將使用Ka頻段。除用作民商用外，美國軍方已開始使用20/40GHz鏈路進行軍事通信，軍用價值也日益顯露。

與較低頻率的C頻段和Ku頻段相比，Ka頻段的衛(wèi)星通信具有三個明顯優(yōu)勢，即頻譜可用率高、潛在干擾小和設備體積小。然而，Ka頻段衛(wèi)星通信也存在一大缺點，即該頻段對大氣、降雨等信道特性的變化非常敏感。測量數(shù)據(jù)表明，在大于0.1％的時間內(nèi)對于30GHz的上行頻率雨衰可超過40dB，而對于20GHz的下行頻率，雨衰也將超過20dB。因此，需要在模擬星載設備和模擬地面終端之間，通過信道模擬器模擬用戶區(qū)內(nèi)的Ka頻段星地信道特性，從而對整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能性能進行綜合評估。

信道模擬器的模擬方式通常分為軟件模擬和硬件模擬兩大類。軟件模擬的方法便于信道模型的選擇和比較，靈活性大，但存在計算量大、物理接口難以實現(xiàn)的缺點。硬件模擬的方法是研制出一個硬件的信道模擬設備，其使用方便，能提高研發(fā)工作的效率，但存在設計復雜，成本過高的缺點。

目前國內(nèi)外已研制出一些衛(wèi)星信道模擬器，典型的如美國dBm公司研發(fā)的衛(wèi)星鏈路模擬器，其采用140MHz中頻信號接口，信號帶寬為10MHz，可以模擬信道的損耗、延遲、相移、衰落等特性。澳大利亞電信研究所開發(fā)的信道模擬器通過馬爾可夫過程來控制信道的時變參數(shù)，模擬信道衰落。成都電子科技大學已研制出第三版信道模擬器，采用70MHz中頻信號接口，10MHz帶寬，同樣可以模擬信道的延遲、衰落、多普勒頻移和加性噪聲等特性。以上信道模擬器主要針對衛(wèi)星移動信道，存在帶寬窄、載波速率低、信道模型特性相對固定以及通道數(shù)不可擴展等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提出了一種信道模型實時可變的寬帶衛(wèi)星信道模擬器，有效解決了目前信道模擬器輸入帶寬窄、載波速率低、信道模型參數(shù)更新不及時和輸入輸出端口擴展性差的問題，可有效支持各類寬帶衛(wèi)星通信方案的物理仿真和通信體制驗證。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種信道模型可變的寬帶衛(wèi)星信道模擬器，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、輸入信號幅度調(diào)整模塊、信道時延模擬模塊、信道衰落模擬模塊、信道噪聲模擬模塊、輸出信號幅度調(diào)整模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及上位機控制模塊，其中：

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：接收外部輸入的中頻模擬信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送至輸入信號幅度調(diào)整模塊；

輸入信號幅度調(diào)整模塊：根據(jù)上位機控制模塊傳遞的輸入信號幅度，對數(shù)字信號進行幅度調(diào)整，使信號幅度在進入信道時延模擬模塊之前始終為定值；

信道時延模擬模塊：將經(jīng)過幅度調(diào)整后的數(shù)字信號送至存儲器中存儲，根據(jù)實時從上位機控制模塊獲取的時延信息進行定時，并在定時時間到達后從存儲器中讀取數(shù)字信號送至信道衰落模擬模塊；

信道衰落模擬模塊：接收由上位機控制模塊根據(jù)天氣狀況計算出的信道衰落值，并與信道時延模擬模塊輸出的信號進行相乘，得到衰落后的信號輸出給信道噪聲模擬模塊；

信道噪聲模擬模塊：完成信道高斯加性白噪聲的模擬，并與信道衰落模擬模塊的輸出信號疊加后送至輸出信號幅度調(diào)整模塊；

輸出信號幅度調(diào)整模塊：根據(jù)上位機控制模塊傳遞的用戶需要的輸出信號幅度對引入噪聲后的數(shù)字信號的幅度進行調(diào)整，使得信號幅度在進入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之前始終為定值；

上位機控制模塊：接收外部用戶輸入的輸入信號幅度并送至輸入信號幅度調(diào)整模塊；接收外部用戶輸入的輸出信號幅度并送至輸出信號幅度調(diào)整模塊；接收外部用戶輸入的地面站點，計算出時延信息并送至信道時延模擬模塊；接收外部用戶輸入的天氣狀況計算出信道衰落值并送至信道衰落模擬模塊；接收外部用戶輸入的信號噪聲比參數(shù)并送至信道噪聲模擬模塊；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：將輸出信號幅度調(diào)整模塊的輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為中頻信號后向外部輸出。

所述的上位機控制模塊包括仿真控制子模塊、參數(shù)輸入與實時顯示子模塊、輸入信號參數(shù)調(diào)整子模塊、信道時延控制子模塊、信道衰落控制子模塊、信道噪聲控制子模塊以及輸出信號參數(shù)調(diào)整子模塊，其中：