[發(fā)明專利]一種Ka頻段寬帶鏈路建模仿真系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110872419.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113726461B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王忠華;章仁飛;周武旸;任偉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號(hào): H04B17/391
• 分類號(hào): H04B17/391;H04B7/185;H04B17/00
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 何梓秋

本發(fā)明公開(kāi)了一種Ka頻段寬帶鏈路建模仿真系統(tǒng)，包括用戶端、衛(wèi)星端、地面端以及群時(shí)延及幅頻特性模塊。由發(fā)射端產(chǎn)生數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)發(fā)射端數(shù)傳模塊、Ka頻段發(fā)射天線模塊以及無(wú)線信道模塊；然后到達(dá)衛(wèi)星端，經(jīng)過(guò)Ka頻段衛(wèi)星天線接收模塊、多級(jí)變頻相位噪聲級(jí)聯(lián)模塊、Ka頻段TWTA非線性模擬模塊，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星天線衛(wèi)星發(fā)射模塊發(fā)送到無(wú)線信道；最后到達(dá)接收端，經(jīng)過(guò)天線接收模塊以及接收端數(shù)傳模塊，將發(fā)射端數(shù)據(jù)和接收端數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算BER模塊，計(jì)算出誤碼率和誤幀率；而群時(shí)延及幅頻特性模塊貫穿整個(gè)鏈路，其中群時(shí)延由濾波器模塊添加，幅頻特性模塊方便觀察鏈路各處的幅頻特性。本發(fā)明在鏈路各處使用多處元器件非線性模擬仿真，可以有效提高鏈路仿真的真實(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ka頻段寬帶鏈路建模仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著大量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增加，以及部分地區(qū)地面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)難以有效覆蓋，由于衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大，可與各種多址連接技術(shù)結(jié)合構(gòu)成通信網(wǎng)，以及通信頻帶寬、容量大等特點(diǎn)，衛(wèi)星通信可以作為地面網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充。因此對(duì)于衛(wèi)星通信在各個(gè)頻段不同編碼調(diào)制方式下的系統(tǒng)仿真可以在衛(wèi)星發(fā)射前對(duì)系統(tǒng)通信容量和通信有效性進(jìn)行驗(yàn)證和仿真。

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，對(duì)于特定的載波頻率，不同的擴(kuò)頻、編碼、調(diào)制方式等要達(dá)到通信的誤碼率標(biāo)準(zhǔn)有不同的信噪比要求。因此對(duì)于不同的擴(kuò)頻、編碼、調(diào)制方式，在Ka頻段單址的條件下，進(jìn)行衛(wèi)星物理層建模仿真是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題。為此，提出一種Ka頻段寬帶鏈路建模仿真系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：如何在Ka頻段單址的條件下，對(duì)于不同的擴(kuò)頻、編碼、調(diào)制方式進(jìn)行衛(wèi)星物理層建模仿真的問(wèn)題，提供了一種Ka頻段寬帶鏈路建模仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在不同的擴(kuò)頻、編碼、調(diào)制方式下，對(duì)衛(wèi)星鏈路的物理層進(jìn)行仿真，通過(guò)不同的編碼、調(diào)制方式驗(yàn)證該衛(wèi)星通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量和到達(dá)特定誤碼率所需的信噪比。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的，本發(fā)明包括前向鏈路地面端和返向鏈路用戶端、衛(wèi)星端、前向鏈路用戶端及返向鏈路地面端；

所述前向鏈路地面端及返向鏈路用戶端包括發(fā)送端數(shù)傳仿真模塊、Ka頻段天線發(fā)射模塊、Ka頻段無(wú)線鏈路信道傳輸模塊；所述發(fā)送端數(shù)傳仿真模塊用于對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、數(shù)字調(diào)制、成型濾波、空閑數(shù)據(jù)添加工作；所述Ka頻段天線發(fā)射模塊用于將調(diào)制及成型濾波后的信號(hào)輸出到無(wú)線信道中，并對(duì)天線增益進(jìn)行模擬；所述Ka頻段無(wú)線鏈路信道傳輸模塊用于接收所述Ka頻段天線發(fā)射模塊發(fā)射的信號(hào)；

所述衛(wèi)星端包括Ka頻段衛(wèi)星天線接收模塊、多級(jí)變頻相位噪聲級(jí)聯(lián)模塊、Ka頻段TWTA非線性模擬模塊；所述Ka頻段衛(wèi)星天線接收模塊用于從信道中接收傳輸信號(hào)，按照天線增益進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)低噪聲放大器將微弱信號(hào)放大并輸出至所述多級(jí)變頻相位噪聲級(jí)聯(lián)模塊；所述多級(jí)變頻相位噪聲級(jí)聯(lián)模塊用于在連接衛(wèi)星有效載荷混頻器的頻率源模型中加入相位噪聲的影響，使頻率源振蕩器直接輸出帶相位噪聲的波形進(jìn)行混頻；所述Ka頻段TWTA非線性模擬模塊用于根據(jù)SystemVue中的放大器模塊模擬生成，同時(shí)根據(jù)輸入的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算TWTA模塊的仿真參數(shù)；

所述前向鏈路用戶端及返向鏈路地面端包括接收端數(shù)傳仿真模塊、Ka頻段天線接收模塊；所述接收端數(shù)傳仿真模塊用于進(jìn)行對(duì)接收數(shù)據(jù)的匹配濾波、幀同步、下采樣、解調(diào)與解碼以及誤碼率統(tǒng)計(jì)工作，所述Ka頻段天線接收模塊用于從無(wú)線信道中接收傳輸信號(hào)，按照天線增益進(jìn)行放大；再經(jīng)過(guò)低噪聲放大器將微弱信號(hào)放大并輸出。

更進(jìn)一步地，所述Ka頻段無(wú)線鏈路信道傳輸模塊接收發(fā)射的信號(hào)后，利用星地距離d和載波中心頻率f_c計(jì)算自由空間傳播損耗PL：

PL(dB)＝92.44+20lgd(m)+20lgf_c(GHz)

并將輸入的衰減值加入空間傳播損耗的計(jì)算當(dāng)中。