[發明專利]面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統及方法

有效

• 申請號: 202011337128.9
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112564764B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 邵豐偉;龔文斌;任前義;劉會杰;李光;尚琳;常家超;陸新穎;戴永珊;鄭家駒;李邵前;王學良
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，所述用戶接入模擬系統采用GPU結合CPU的架構，其中：

用戶接入模擬系統采用CPU進行用戶接入模擬任務的控制與分配，包括用戶定義、信號參數生成與讀取；

用戶接入模擬系統采用GPU以用戶為單位，并行完成多個獨立用戶的接入信號生成；

用戶接入模擬系統采用GPU構建用戶控制算法和數字信號生成算法的運行環境，以保證用戶接入模擬的實時性；

所述用戶接入模擬系統包括用戶模式控制模塊及數字信號生成模塊，其中：

所述用戶模式控制模塊根據模擬場景配置任務參數，所述任務參數包括用戶數量、用戶類型、用戶比例、分布區域、分布方式及用戶流量，每項任務參數均提供至系統內置模型；

所述用戶模式控制模塊進行用戶位置和用戶接入行為的模擬，其中，根據需求設定用戶數量和用戶位置，用戶的接入分為隨機接入模式及定時循環接入模式；

所述數字信號生成模塊根據用戶模式控制模塊生成的用戶數量、用戶的特征識別碼及用戶信號產生的時序，通過GPU并行線程的方式生成數字基帶信號，以保證多用戶數字信號生成的實時性。

2.如權利要求1所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，所述用戶接入模擬系統還包括接口通信模塊，其中：

所述接口通信模塊通過光纖與其他分系統進行通信，所述其他分系統包括環境信道模擬系統、通信衛星模擬系統、運行模擬系統、效能評估系統、地面運控模擬系統及地面測控模擬系統。

3.如權利要求1所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，用戶接入模擬系統的工作流程如下：

CPU讀取根據模擬場景配置的任務參數，以獲取用戶接入模擬任務，確定仿真接入場景；

CPU根據仿真接入場景統一調度每個用戶的接入時間，和/或每個用戶信號的生成時間參數，根據接入協議支持隨機接入模式和定時循環接入模式，將用戶信號的生成時間參數傳輸至GPU開辟的存儲空間。

4.如權利要求3所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，用戶接入模擬系統的工作流程還包括：

建立GPU線程結構，GPU包含M個并行線程塊，每個并行線程塊內支持運行N個線程，N個線程中的K個線程以用戶為單位，每個線程獨立完成一個用戶信號的生成任務，剩余N-K個線程完成信號合路任務；

CPU根據用戶數量和分布區域對GPU的用戶信號的生成任務進行分配，確定GPU每個線程對應的用戶，為保證任務均衡，以波位為單位進行分配，同一波位內的用戶分配至同一個線程塊內的多個進程，以使每個線程塊內總的用戶數量相同。

5.如權利要求4所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，用戶接入模擬系統的工作流程還包括：

定義一個線程塊內分配的波位數為P個，每個波位內的模擬用戶數量為Ui個(i＝1,2,3,…,P)，則存在以下約束關系：N-K≥P，

GPU根據被分配的任務，讀取存儲空間預存的信號參數，并行執行用戶信號生成任務，將生成信號存入存儲器；

當仿真接入場景的用戶總數大于GPU所能支持的總線程數時，任務分塊執行，以波位為單位，執行完一批波位內的全部用戶信號生成任務后，將生成的信號存入存儲器，繼續執行下一批波位內的全部用戶信號生成，直至全部信號生成完畢。

6.如權利要求5所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，用戶接入模擬系統的工作流程還包括：

GPU每個線程塊內負責執行合路任務的線程，根據每個信號的接入時間對信號進行排序與合路，以波位為單位，對同一個波位內的全部用戶接入中頻信號執行合路，每個波位對應一路信號，經過量化處理后回傳至本地內存。

7.如權利要求6所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，其特征在于，用戶接入模擬系統的工作流程還包括：

本地內存的數字中頻信號為用戶接入模擬系統的輸出，該數據配合寬帶通信星座地面試驗驗證系統，利用光纖適時傳輸至其他分系統。