[发明专利]面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统及方法

权利要求书

1.一种面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，所述用户接入模拟系统采用GPU结合CPU的架构，其中：

用户接入模拟系统采用CPU进行用户接入模拟任务的控制与分配，包括用户定义、信号参数生成与读取；

用户接入模拟系统采用GPU以用户为单位，并行完成多个独立用户的接入信号生成；

用户接入模拟系统采用GPU构建用户控制算法和数字信号生成算法的运行环境，以保证用户接入模拟的实时性；

所述用户接入模拟系统包括用户模式控制模块及数字信号生成模块，其中：

所述用户模式控制模块根据模拟场景配置任务参数，所述任务参数包括用户数量、用户类型、用户比例、分布区域、分布方式及用户流量，每项任务参数均提供至系统内置模型；

所述用户模式控制模块进行用户位置和用户接入行为的模拟，其中，根据需求设定用户数量和用户位置，用户的接入分为随机接入模式及定时循环接入模式；

所述数字信号生成模块根据用户模式控制模块生成的用户数量、用户的特征识别码及用户信号产生的时序，通过GPU并行线程的方式生成数字基带信号，以保证多用户数字信号生成的实时性。

2.如权利要求1所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，所述用户接入模拟系统还包括接口通信模块，其中：

所述接口通信模块通过光纤与其他分系统进行通信，所述其他分系统包括环境信道模拟系统、通信卫星模拟系统、运行模拟系统、效能评估系统、地面运控模拟系统及地面测控模拟系统。

3.如权利要求1所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，用户接入模拟系统的工作流程如下：

CPU读取根据模拟场景配置的任务参数，以获取用户接入模拟任务，确定仿真接入场景；

CPU根据仿真接入场景统一调度每个用户的接入时间，和/或每个用户信号的生成时间参数，根据接入协议支持随机接入模式和定时循环接入模式，将用户信号的生成时间参数传输至GPU开辟的存储空间。

4.如权利要求3所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，用户接入模拟系统的工作流程还包括：

建立GPU线程结构，GPU包含M个并行线程块，每个并行线程块内支持运行N个线程，N个线程中的K个线程以用户为单位，每个线程独立完成一个用户信号的生成任务，剩余N-K个线程完成信号合路任务；

CPU根据用户数量和分布区域对GPU的用户信号的生成任务进行分配，确定GPU每个线程对应的用户，为保证任务均衡，以波位为单位进行分配，同一波位内的用户分配至同一个线程块内的多个进程，以使每个线程块内总的用户数量相同。

5.如权利要求4所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，用户接入模拟系统的工作流程还包括：

定义一个线程块内分配的波位数为P个，每个波位内的模拟用户数量为Ui个(i＝1,2,3,…,P)，则存在以下约束关系：N-K≥P，

GPU根据被分配的任务，读取存储空间预存的信号参数，并行执行用户信号生成任务，将生成信号存入存储器；

当仿真接入场景的用户总数大于GPU所能支持的总线程数时，任务分块执行，以波位为单位，执行完一批波位内的全部用户信号生成任务后，将生成的信号存入存储器，继续执行下一批波位内的全部用户信号生成，直至全部信号生成完毕。

6.如权利要求5所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，用户接入模拟系统的工作流程还包括：

GPU每个线程块内负责执行合路任务的线程，根据每个信号的接入时间对信号进行排序与合路，以波位为单位，对同一个波位内的全部用户接入中频信号执行合路，每个波位对应一路信号，经过量化处理后回传至本地内存。

7.如权利要求6所述的面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统，其特征在于，用户接入模拟系统的工作流程还包括：

本地内存的数字中频信号为用户接入模拟系统的输出，该数据配合宽带通信星座地面试验验证系统，利用光纤适时传输至其他分系统。