[發明專利]一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統

有效

• 申請號: 202110872431.7
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113726405B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王忠華;章仁飛;周武旸;任偉龍;張晨;周治偉;魯先龍;李剛;張立明;劉強安
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 何梓秋

1.一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：包括前向鏈路地面端及返向鏈路用戶端、衛星端、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送端數傳仿真模塊、Ka頻段天線發射模塊、Ka頻段無線鏈路信道傳輸模塊；所述發送端數傳仿真模塊用于進行對原始數據的編碼、數字調制、成型濾波，空閑數據添加工作，所述Ka頻段天線發射模塊用于接收到經過載波調制的信號，將信號傳輸到無線信道中；所述Ka頻段無線鏈路信道傳輸模塊用于接收所述Ka頻段天線發射模塊發射的信號；

所述衛星端包括Ka頻段衛星天線接收模塊、多級變頻相位噪聲級聯模塊、Ka頻段TWTA非線性模擬模塊；所述Ka頻段衛星天線接收模塊用于從信道中使用4條通道接收傳輸信號，按照天線增益進行放大，再經過低噪聲放大器將微弱信號放大并輸出至所述多級變頻相位噪聲級聯模塊；所述多級變頻相位噪聲級聯模塊用于在連接衛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行混頻；所述Ka頻段TWTA非線性模擬模塊根據SystemVue中的放大器模塊模擬生成，同時根據輸入的相關參數，計算TWTA模塊的仿真參數；

所述前向鏈路用戶端及返向鏈路地面端包括接收端數傳仿真模塊、Ka頻段天線接收模塊；所述接收端數傳仿真模塊用于進行對接收數據的匹配濾波、幀同步、下采樣、解調與解碼以及誤碼率統計工作，所述Ka頻段天線接收模塊用于從無線信道中接收傳輸信號，按照天線增益進行放大，再經過低噪聲放大器將微弱信號放大并輸出；

所述Ka頻段TWTA非線性模擬模塊依據Taylor級數模型進行放大器的非線性建模，對放大器的非線性特性進行多項式逼近：

其中，下標k表示諧波階次，N表示諧波項數，偶次冪項中不包含信號的基波分量，只剩下奇次冪項帶來的非線性效應：

所述Ka頻段TWTA非線性模擬模塊依據雙參數Saleh模型進行放大器的非線性建模，雙參數Saleh模型：

其中，a_r,β_r是測量功放的AM/AM特性的擬合參數，a_i,β是測量功放的AM/PM特性的擬合參數。

2.根據權利要求1所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：所述Ka頻段無線鏈路信道傳輸模塊接收發射的信號后，利用星地距離d和載波中心頻率f_c計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算當中。

3.根據權利要求1所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：所述Ka頻段天線發射模塊從信道中接收傳輸信號，使用4條通道將信號以不同的增益傳輸到無線信道，采用理想放大器對天線增益進行模擬。

4.根據權利要求3所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：所述Ka頻段衛星天線接收模塊包括4條通道，每個通道的接收信號按照不同的增益進行區分。

5.根據權利要求4所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：所述Ka頻段衛星天線接收模塊接收到經過無線信道的信號后，通過Ka頻段天線接收模塊，該模塊從4個通道以不同增益區分信號，再將微弱信號放大，輸出到多級變頻相位噪聲級聯模塊中。

6.根據權利要求1所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：所述Ka頻段多址鏈路建模仿真系統還包括群時延及幅頻特性模塊，所述群時延及幅頻特性模塊包括群時延模塊、幅頻特性模塊；所述群時延模塊用于利用中心頻率、通帶寬度、通帶衰減、阻帶寬度、阻帶衰減和輸入信號的采樣頻率，計算得到預設的濾波器的階數，計算濾波器的群時延，所述幅頻特性模塊用于在鏈路的任意處插入幅頻特性分析儀對該處的幅頻特性進行分析。

7.根據權利要求6所述的一種Ka頻段多址鏈路建模仿真系統，其特征在于：根據所述群時延模塊所利用的參數，采用頻率轉換關系將數字濾波器的技術指標轉換成模擬濾波器的技術指標，得到模擬濾波器的零點和極點，據此得到相應模擬濾波器的系統函數，假設無重復的極點，有：

其中，s_pk為模擬濾波器的第k個極點，A_k為第k個極點對應增益，H(s)為濾波器的拉普拉斯域函數；

利用雙線性變換法，將系統函數從模擬域s平面轉換到數字域z平面，得到數字濾波器的系統函數：

得到數字濾波器的系統函數后，利用z＝e^jw將H(z)轉化為H(e^jw)，計算出群時延：