[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

摘要

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、实时信道模拟装置；实时信道控制装置包括仿真参数设定模块、误码特性仿真模块、误码阈值计算模块；实时信道模拟装置包括信道特性产生模块、误码叠加模块；实时信道控制装置能够产生用户设定链路场景的误码类型和误码阈值，实时信道模拟装置能够根据误码类型和误码阈值产生链路仿真误码图案，完成对在设定链路场景下信号传输的模拟，本发明可在实验室环境下，以较低的成本真实地进行通信卫星、中继卫星等系统中卫星地面站信道以及星间链路的模拟，尤其适用验证Ka频段卫星通信技术的实用性和有效性。

主权项

1.一种适用于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；所述误码统计分析器对所述初始误码图案进行统计，计算误码间隔发生次数的概率Prn、误码间隔长度的概率密度Pri、误码发生次数的概率密度Pbn、误码长度的概率密度Pbi，链路误码率Pe；所述误码分布拟合器，采用最小二乘法分别对误码间隔发生次数的概率Prn、误码间隔长度的概率密度Pri、误码发生次数的概率密度Pbn、误码长度的概率密度Pbi进行拟合；如果拟合结果符合高斯概率分布，则所述初始误码图案类型为高斯误码，计算高斯分布均值μ和标准差δ；如果拟合结果符合泊松概率分布，则所述初始误码图案类型为泊松误码，计算泊松分布均值λ；如果无法拟合，则判定所述初始误码图案类型为突发误码，计算所述误码长度概率密度Pbi取整后的平均值μi，然后用最小二乘法拟合得出平均值μi的概率密度值Pb；所述误码阈值计算模块，能够计算误码阈值；如果所述初始误码图案类型为高斯误码，则误码阈值其中，μ和δ为高斯分布的均值和标准差，Pe为链路误码率；如果所述初始误码图案类型为泊松误码，则误码阈值TH通过查泊松分布表获得；如果所述初始误码图案类型为突发误码，则误码阈值其中Pb为误码长度概率密度的均值μi的概率密度；所述实时信道模拟装置包括信道特性产生模块、误码叠加模块、无误码数据源；所述信道特性产生模块与误码叠加模块相连；所述无误码数据源能够输出数字基带二进制数据流；所述信道特性产生模块能够根据所述初始误码图案类型、误码阈值TH，产生过渡误码图案，并将所述过渡误码图案输入至所述误码叠加模块；所述误码叠加模块对所述过渡误码图案与所述数字基带二进制数据流进行叠加，获得链路仿真误码图案；所述通信接口能够进行所述实时信道控制装置和所述实时信道模拟装置之间的数据传输。