[发明专利]电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法与系统

说明书

本发明涉及电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法与系统，方法包括：获取模拟射频信号，将模拟射频信号进行采样及预处理，得到数字信号；根据电离层色散信道伪码群时延模型，计算实现信道模拟伪码群时延所需的参数；对伪码时延进行分离，获得伪码的频率选择群时延特性分量和滞后群时延特性分量，采用不同的数字滤波方法分别进行实时模拟；根据电离层色散信道载波相时延模型，计算实现信道模拟载波超前相时延所需参数，进行精准实时模拟；通过驱动信道模拟器启动电离层信道模拟流程，输出叠加了对应电离层信道特性的射频信号。本发明满足了电离层色散信道频率选择性延迟效应、载波和伪码时延“超前‑滞后”效应的高精度实时模拟需求。

技术领域

本发明涉及通信、导航信道模拟技术领域，特别是涉及一种电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法。

背景技术

电离层通常指高度位于60km以上到磁层顶层之间的整个空间，由于太阳的辐射，电离层中部分气体分子被电离，形成大量的自由电子和正离子。当电磁波穿过电离层时，电离层是一种色散介质，引起信号传输特性的变化与射频信号的频率直接相关。对于宽带调制的导航信号而言，经过电离层传播后信号带内不同频点处产生的延迟量互不相同，是电离层色散效应的直接体现。对于模拟信号空间环境传输带来各种特性变换的信道模拟器而言，电离层信道模拟是其中的重要环节，而一般电离层信道模拟大多关注与电离层闪烁、折射等带来的信号幅度的衰落特性，将宽带信道内电离层传输带来的时延变化，等效为信号中心频点处的电离层延迟进行简单化处理。这种简化处理处理方式，对于以数据传输为基础的通信信号、或带宽较窄的扩频信号是可行的，而对于以高精度测距为基础的宽带导航信道而言，会产生一定程度的与电离层特性相关的相关损耗及载波跟踪偏差，因此不能一概视之简化处理。因此需要针对性研究宽带信号的电离层信道色散时延特性模拟方法，及其在信道模拟器中的设计与实现。

发明内容

本发明提供了一种电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法，包括：

获取模拟射频信号，对所述模拟射频信号进行采样及预处理，得到数字信号；

计算实现信道模拟伪码群时延所需的参数，对伪码频率选择和滞后群时延分量进行分离，获得伪码频率选择群时延分量和滞后群时延分量；

采用任意群时延特性数字全通滤波器设计方法，实现伪码频率选择群时延特性分量实时模拟；

采用线性相位数字滤波器设计方法，实现滞后群时延特性分量实时模拟；

构建电离层色散信道载波相时延模型，获取载波超前相色散时延模拟；

采用基于查表和线性插值结合的可控相位载波生成方法，实现载波超前相时延特性模拟；

将数字信号进行数字上变频及DAC信号恢复，滤波后得到模拟射频信号输出；

将完成所述色散时延模拟的数字基带信号通过驱动信道模拟器启动电离层信道模拟控制，输出叠加了对应电离层信道特性的射频信号。

优选地，对所述模拟射频信号进行采样及预处理，包括：将所述模拟射频信号进行模拟滤波处理后，进行ADC采样，并进行数字滤波、数字下变频、二次量化操作，获得所述数字信号；

进行所述ADC采样时，控制所述射频信号滤波带宽，用于保持采样信号带内群时延特性平坦，避免引入其他色散特性群时延变化；所述二次量化操作用于根据所述ADC采样的数据有效位情况，量化操作需要充分保留采样数据有效位。

优选地，计算色散时延参数，并对所述伪码频率选择和所述滞后群时延分量进行分离，获得所述伪码频率选择群时延分量和滞后群时延分量；