[发明专利]一种AIS多天线多通道信号模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信中的地面终端模拟器领域，尤其是卫星自动识别通信系统，具体地，涉及一种AIS多天线多通道信号模拟器。

背景技术

自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)是国际海洋组织强制规定使用的新型船舶辅助导航设备，目前已成为海上交通的通用系统。AIS在船舶避碰和自动识别方面取得了成功，而且在加强海上生命安全、提高航行的安全性和效率，以及对海洋环境保护等方面有着十分重要的作用，受到了越来越多的关注。通常AIS是一种陆/海基站系统，主要采用自组织时分多址(SOTDMA:Self Organized Time Division Multiple Access)发射突发信号进行通信，每个小区直径为55公里左右，在同一小区内，用户与用户、用户与基站之间可以自由地通信而互不干扰。由于大范围海域内航行安全性、国防以及环境保护的需要，卫星接收AIS信号的需求越发迫切，美国已于2007年启动了海事安全系统(National AIS，NAIS)计划，通过卫星收集船舶AIS数据，并对船只进行远程识别和跟踪。

但当卫星接收AIS信号时，由于卫星的覆盖范围大，可同时覆盖很多自组织区域，而不同的自组织区域可能出现在同一时隙发射AIS信号，这样在卫星接收端将会接收到相互重叠的信号。导致检测接收到的AIS混合信号属于同频混合信号，在时域上重叠，在频域上相同，在空域上相近，传统的干扰抵消、滤波等方法难以得到期望信号，现有技术是采用盲分离技术进行分离。

采用单天线接收来解决混合信号分离问题时，只需一套接收设备，系统相对简单，成本大大减少，并可利用混合信号在参数上的差异，但是这类信号分离算法通常较复杂，现有算法一般只能分离单通道中含有两个信号的情况。目前，采用多天线接收来解决多通道混合信号分离的同时获得分集增益，但多通道信号分离会带来噪声放大问题，在混合矩阵条件数较大时会导致分离后的信号淹没在噪声中。因此对于AIS混合信号而言，需要根据混合信号特点及信道特性来选择合适的信号分离方法。

为了在地面验证各种卫星接收机算法，需要能够模拟卫星信号复杂的接收情况，主要模拟信号时隙碰撞重叠、多普勒频偏和传输时延等。通常采用多个或者大量的现有终端设备进行信号时隙碰撞模拟，使用复杂，成本高，同时对于多普勒频偏和传输时延模拟等方面有所不足。

而目前并没有一种能够解决上述问题的一种AIS多天线多通道信号模拟器。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种AIS多天线多通道信号模拟器，根据本发明的一个方面，提供了一种AIS多天线多通道信号模拟器的控制方法，包括如下步骤：a.根据卫星轨道高度和卫星天线波束宽度，确定卫星覆盖区大小，将所述覆盖区划分为多个自组织区域；b.确定卫星覆盖区的终端总数以及终端分布方式，生成每个所述自组织区域内的终端数量；c.确定指定占用以及时隙占用，生成自组织区域内终端通信占用的时隙；d.所述卫星覆盖区的所有终端自组织区域分配，组成每分钟2250时隙的信号流；e.对每个所述自组织区域的信号流进行编码和调制；f.设置卫星接收多天线的布局方式和可配置的接收信号相关系数结合模拟卫星运行的轨迹，对应不同的天线将所述信号流进行多普勒频偏模拟与发射延迟控制。

优选地，还包括步骤g：生成本地时间基准，并向待验证的卫星接收机提供时间基准，实现模拟器中各个终端时间与本地时间基准同步。

优选地，所述步骤f包括如下步骤：f1:设置卫星接收多天线的布局方式和可配置的接收信号相关系数结合模拟卫星运行的轨迹将自组织区域信息组帧模块提供的每个自组织区域内基带信号流分别进行上变频，产生对应不同卫星天线的带有多普勒频偏模拟与发射延迟控制的上行多用户信号；f2：将卫星覆盖区内对应相同卫星天线每个自组织区域上行多用户信号流进行合路，组成卫星覆盖区内的卫星接收机的一个天线接收到的信号；f3：对应不同卫星天线的合路信号，作为模拟器的信号输出。

优选地，所述卫星覆盖范围内的终端包括地面终端以及海面终端。

优选地，同一自组织区域内使用的时隙不重复。

优选地，所述时隙占用的分布为正态分布；或者根据实际情况的分布。

优选地，每个所述自组织区域的直径为50～60公里。

优选地，相邻两个自组织区域的中心之间的距离为90～110公里。

根据本发明的另一个方面，提供了一种AIS多天线多通道信号模拟器，包括：