[发明专利]一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信仿真领域，具体地说是一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统。

背景技术

在卫星通信系统的研究过程中，要实现信息的可靠传输，在系统规划设计阶段必须针对链路特性选择各种通信技术，如调制方式、多址方式、信道/信元编码方式以及功率控制技术等，但是由于条件限制，不能实时进行信道的实际测试，通常采用信道模拟器来模拟不同环境卫星移动信道的衰落特性，同时通过信道模拟器可以方便的仿真、验证各种技术的实用性和有效性。目前研究较多的信道模拟器主要有中频信道模拟器、基带信道模拟器和射频信道模拟器三种，其中基带信道模拟器的研究可以有效的支持系统数字基带性能的分析，以及通信协议性能的分析和研究。

新一代卫星通信系统除了个别采用Ku频段外，大多采用Ka频段。Ka频段星地链路不同于较低频段，如L频段，其信道特性主要是受对流层的影响较大。电波穿过对流层时，由于对流层中的水汽最集中，尘埃最多，主要天气现象，如风、雨、雷、电、雪等气象现象都发生在该层。无线电波的传播路径会发生变化，产生电波的大气折射效应。对流层内的水汽分子具有电偶极矩，氧分子具有磁偶极矩，它们与毫米波相互作用，在某型波长上产生谐振而吸收其能量，造成电波的衰减。在毫米波频段，雨、雪和冰雹引起的衰减最为严重，还会改变电磁波的极化，增加系统的噪声温度。同时，L频段移动卫星信道模型中的地面移动终端周边环境造成的阴影衰落、多径衰落、多普勒频移等现象同样存在于Ka频段移动卫星星地链路。

目前，国内对Ka频段卫星信道的研究主要集中在雨衰预测模型和抗雨衰技术方面，而且已有的信道模拟器主要适用于较低的频段，如L频段，并没有考虑Ka频段所特有的信道特性，如雨衰等天气因素对卫星通信信道的影响。因此，尚无适用于Ka频段的实时卫星基带信道模拟系统。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，该信道模拟系统可以实时模拟卫星通信信道状况，尤其能够对影响Ka频段信道性能的雨衰等天气因素进行模拟，用于验证Ka频段移动卫星通信技术的实用性和有效性。

为了实现上述目的，一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，包括实时信道控制装置，其中，所述实时信道控制装置包括仿真参数设置模块、误码特性仿真模块；所述误码特性仿真模块包括数据源、信道仿真单元，所述数据源能够输出二进制数据流；所述仿真参数设置模块能够设置工作频率、轨道高度、信道类型、调制方式、移动信道状况；所述信道仿真单元包括调制器、移动信道模拟单元、乘法器、加性高斯白噪声信道、解调器，所述调制器能够输出调制信号，所述解调器能够输出仿真数据流；所述移动信道模拟单元能够计算移动信道衰落因子，并将移动信道衰落因子输入乘法器，其特征在于：

所述适用于Ka频段的移动卫星通信基带信道模拟系统还包括实时信道模拟装置、通信通口；

所述实时信道控制装置还包括误码阈值计算模块；

所述仿真参数设置模块还能够设置天气状况，所述天气状况包括降雨强度、雨雾强度、降雪强度；

所述误码特性仿真模块还包括雨衰模拟单元、误码统计单元；

所述雨衰模拟单元与所述乘法器连接，能够根据所述天气状况计算雨衰衰落因子；雨衰模拟单元包括第一高斯随机数发生器、第二高斯随机数发生器、指数函数器、雨衰乘法器、均值方差计算器；所述均值方差计算器能够根据所述天气状况得到高斯分布幅度均值、高斯分布幅度方差、高斯分布相位均值、高斯分布相位方差，所述第一高斯随机数发生器根据所述高斯分布幅度均值、所述高斯分布幅度方差产生雨衰幅度衰落因子；所述第二高斯随机数发生器根据所述高斯分布相位均值、所述高斯分布相位方差产生雨衰相位衰落随机数，然后由所述指数函数器对雨衰相位衰落随机数进行指数运算后产生雨衰相位衰落因子，所述雨衰幅度衰落因子与所述雨衰相位衰落因子在所述雨衰乘法器中相乘后得到雨衰衰落因子，并将所述雨衰衰落因子输入所述乘法器；

所述乘法器将所述调制器输出的调制信号与所述雨衰衰落因子、所述移动信道衰落因子相乘，对所述调制器输出的调制信号完成所述雨衰衰落因子和所述移动信道衰落因子的添加；

所述误码统计单元包括误码图案发生器、误码统计分析器、误码分布拟合器；

所述误码图案发生器分别与所述解调器和所述数据源相连，所述误码图案发生器将所述数据源输出的数据流与所述解调器输出的仿真数据流按位进行异或，异或结果为初始误码图案；