[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

本發明提供了一種面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統及方法，包括：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。

技術領域

本發明涉及通信衛星技術領域，特別涉及一種面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統及方法。

背景技術

低軌寬帶衛星通信系統是一類龐大、復雜的網絡系統，且建設成本高、建設周期長，為了降低此類系統建設的風險，可通過在地面建設一套地面試驗驗證系統，對關鍵技術進行驗證、對系統能力和指標進行測試、對異常問題進行復現與排查等，大大提高系統的可靠性，可以對實際系統的建設與運行提供可靠、有效支撐。低軌寬帶衛星通信系統的主要功能是為全球大量用戶提供高速的通信服務，因此，如何模擬廣域覆蓋用戶的接入行為是開展全系統試驗驗證的關鍵環節。通過開展用戶通信接入仿真，可以有效支持驗證協議正確性、接口匹配性以及時延、吞吐量、網絡負載等關鍵服務性能指標。

在大規模用戶隨機接入仿真中，通常利用FPGA、DSP等硬件設計一批測試終端，統一控制，來模擬真實系統的大量用戶終端接入行為，此類測試終端與真實終端的狀態具有較高的一致性，可同時產生大量接入信號，且信號處理的實時性較好，仿真效果與實際效果較為貼近，但該方式系統復雜、成本較高，可擴展能力差。此外，也有部分仿真系統開展用戶接入仿真時，采用軟硬結合的方式，采用少量硬件測試終端模擬用戶接入，對信號調制解調等物理過程進行驗證，而大規模用戶接入的測試利用軟件仿真實現，側重于協議層驗證，該方式與系統的實際場景存在一定差異。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統及方法，以解決現有的大規模用戶隨機接入仿真系統復雜、成本較高，可擴展能力差或仿真精度不高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統，包括：

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。

可選的，在所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統中，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。

可選的，在所述的面向寬帶衛星通信系統的用戶接入模擬系統中，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。