[發明專利]一種S頻段單址鏈路建模仿真系統

有效

• 申請號: 202110872437.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113726450B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王忠華;章仁飛;任偉龍;汪偉;殷立偉;周武旸
• 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: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B17/391;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

本發明公開了一種S頻段單址鏈路建模仿真系統，包括用戶端、衛星端、地面端以及群時延和幅頻特性模塊。先由發射端產生數據并經過發射端數傳模塊、S頻段發射天線模塊以及無線信道模塊；然后到達衛星端，經過S頻段前向衛星天線接收模塊、變頻模塊、TWTA非線性模擬模塊，經過衛星天線衛星發射模塊發送到無線信道；最后到達接收端，經過S頻段返向用戶天線接收模塊以及接收端數傳模塊，將發射端數據和接收端數據輸入到計算BER模塊，計算出誤碼率和誤幀率；群時延和幅頻特性模塊貫穿整個鏈路。本發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性。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，具體涉及一種S頻段單址鏈路建模仿真系統。

背景技術

近年來，隨著大量聯網設備的增加，以及部分地區地面無線網絡難以有效覆蓋，由于衛星通信覆蓋區域大，可與各種多址連接技術結合構成通信網，以及通信頻帶寬、容量大等特點，衛星通信可以作為地面網絡的有效補充。因此對于衛星通信在各個頻段不同編碼調制方式下的系統仿真可以在衛星發射前對系統通信容量和通信有效性進行驗證和仿真。

在衛星通信系統中，對于特定的載波頻率，不同的擴頻、編碼、調制方式等要達到通信的誤碼率標準有不同的信噪比要求。因此對于不同的擴頻、編碼、調制方式，在S頻段單址衛星的條件下，進行衛星物理層仿真是一個亟待解決的技術難題。為此，提出一種S頻段單址鏈路建模仿真系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何在不同的擴頻、編碼、調制方式下，對衛星鏈路的物理層進行仿真，通過不同的編碼、調制方式驗證該衛星通信系統的系統容量和到達特定誤碼率所需的信噪比，提供了一種S頻段單址鏈路建模仿真系統。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明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、S頻段天線發送模塊、S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、擴頻、成型濾波，空閑數據添加工作；所述S頻段無線鏈路信道傳輸模塊用于將調制及成型濾波后的信號輸出到無線信道中，并對天線增益進行模擬；所述S頻段天線發送模塊用于接收所述S頻段天線發送模塊發射的信號；

所述衛星端包括S頻段衛星天線接收模塊、TWTA非線性模擬模塊；所述S頻段衛星天線接收模塊用于從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輸出至變頻模塊中；所述TWTA非線性模擬模塊用于根據相應的模型模擬生成TWTA模塊，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、S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、解調與解碼和誤碼率統計工作；所述S頻段天線接收模塊用于從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。

更進一步地，所述S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。

更進一步地，所述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：