CN102523033A - 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 - Google Patents
一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102523033A CN102523033A CN201110420336XA CN201110420336A CN102523033A CN 102523033 A CN102523033 A CN 102523033A CN 201110420336X A CN201110420336X A CN 201110420336XA CN 201110420336 A CN201110420336 A CN 201110420336A CN 102523033 A CN102523033 A CN 102523033A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- error
- code
- error code
- channel
- rain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
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。
Description
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；
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。
优选的，所述降雨强度包括中雨、小雨、雷雨；所述雨雾强度包括晴天、黑云、积云、多云；所述降雪强度包括大雪、小雪。
优选的，所述误码统计分析器以数据长度至少为2000位的所述初始误码图案作为一个统计单元，连续对数量大于或等于500的所述统计单元进行分析统计；
所述误码间隔发生次数的概率Prn＝Nr(i)/Nw，Nr(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述误码间隔长度的概率密度Pri＝Mri(j)/Mrl，Mri(j)全部统计单元中误码间隔长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码间隔长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述误码发生次数的概率Pbn＝Nb(i)/Nw，其中，Nb(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的总数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
误码长度的概率密度Pbi＝＝Mbi(j)/Mbl，Mbi(j)全部统计单元中误码长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述链路误码率Pe＝全部统计单元的误码长度/全部统计单元的数据位长度。
优选的，所述误码特性产生模块和信道特性产生模块通过FPGA实现。
优选的，所述实时信道模拟装置还包括电源单元和时钟单元。
优选的，所述实时信道模拟装置还包括收发单元。
优选的，所述信道特性产生模块包括信道特性分发单元、高斯误码图案发生器、突发误码图案发生器、泊松误码图案发生器；
所述信道特性分发单元根据初始误码类型对所述高斯误码图案发生器、所述突发误码图案发生器、所述泊松误码图案发生器进行三选一；如果所述初始误码类型为高斯误码，所述信道特性分发单元则选通所述高斯误码图案发生器，由所述高斯误码图案发生器产生过渡误码图案；如果所述初始误码类型为突发误码，所述信道特性分发单元则选通所述突发误码图案发生器，由所述突发误码图案发生器产品生过渡误码图案；如果所述初始误码类型为泊松误码，所述信道特性分发单元则选通所述泊松误码图案发生器，由所述泊松误码图案发生器产生过渡误码图案。
进一步优选的，所述高斯误码图案发生器，包括高斯随机数发生器和第一比较器，所述高斯随机数发生器根据高斯分布的均值μ和标准差δ，产生高斯随机数序列，构成所述高斯随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第一比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于误码阈值TH，第一比较器则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
进一步优选的，所述泊松误码图案发生器，包括泊松随机数发生器和第二比较器，所述泊松随机数发生器能够根据泊松分布的均值λ，产生泊松分布随机数序列，构成所述泊松分布随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第二比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于泊松误码阈值TH，第二比较器则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
进一步优选的，所述突发误码图案发生器，包括突发强度函数单元和第三比较器，所述突发强度函数单元在(0，1)范围内产生随机数序列，所述随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第三比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果小于误码阈值TH则输出长度为μi的连续‘1’，否则输出‘0’。
本发明具有如下有益效果：本发明可广泛应用于卫星通信系统中星地链路以及星间链路的模拟，适用于卫星通信的多种工作频段，尤其包括了Ka频段特有的信道特性，如天气状况对信道的影响，解决了目前对Ka频段移动卫星信道数字基带模型的研究问题，利用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，用于验证Ka频段卫星通信技术的实用性和有效性。
附图说明
图1是本发明实施例的应用模式；
图2是本发明实施例的系统原理框图；
图3是本发明实施例的信道仿真单元原理框图；
图4是本发明实施例的信道特性产生模块原理框图
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解及实现本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明，本发明的保护范围并不局限于具体实施例所述的范围。
如图1所示，本发明实施例应用于卫星通信链路中信道编码之后至信道解码之前的编码信道各个阶段工作状态的仿真，噪声或干扰最终均体现为误码。
如图2所示，本发明实施例包括实时信道控制装置1、实时信道模拟装置2、通信接口3。
如图2所示，实时信道控制装置1包括仿真参数设置模块11、误码特性仿真模块12、误码阈值计算模块13。
本发明实施例提供的仿真参数设置模块11是在现有技术的基础上增加了天气状况的设置，以适应对Ka频段星地链路信道状况仿真；仿真参数设置模块11采用人机交互界面输入或选择的方式，设置链路场景仿真参数，根据用户需要设定链路场景，本发明实施例可以设定以下链路场景仿真参数包括信道类型、工作频率、调制方式、信噪比、移动信道状况、天气情况；信道类型包括星地链路、星间链路；工作频率包括Ka频段参数在内的多个卫星通信常用频段；调制方式包括二进制相移键控、正交相移键控、八进制相移键控、十六进制正交振幅调制等调制方式；信噪比在0dB到50dB范围内可选；移动信道状况包括轻度阴影、中度阴影、重度阴影；天气情况包括降雨强度、降雪强度、雨雾强度；其中降雨强度包括大雨、中雨、小雨、雷雨，雨雾强度包括晴天、黑云、积云、多云，降雪强度包括大雪、小雪。
误码特性仿真模块12包括数据源121、信道仿真单元122、误码统计单元123；
数据源121，能够产生贝努力分布的二进制数据流，由贝努力函数产生，为现有技术，本领域技术人员能够实现。
如图3所示，信道仿真单元122包括调制器1221、雨衰模拟单元1222、移动信道模拟单元1223、乘法器1224、加性高斯白噪声信道1225、解调器1226。
信道仿真单元122的功能是，对数据源121产生的数据流在仿真参数设置模块11设定链路场景中的传输过程进行模拟，由解调器输出仿真数据流。
需要说明的，本发明实施例的信道仿真单元122，除雨衰模拟单元1222外，其余部分均为现有技术，为了避免赘述，仅对雨衰模拟单元1222进行详细说明。
如图3所示，雨衰模拟单元1222包括第一高斯随机数发生器12221、第二高斯随机数发生器12222、指数函数器12223、雨衰乘法器12224、均值方差计算器12225。
与其他频段相比较，天气情况是影响Ka频段卫星通信的主要因素，对Ka频段卫星通信研究表明，天气影响下的Ka频段卫星接收信号的雨衰幅度和雨衰相位均服从高斯分布，不同的天气状况下，雨衰幅度和雨衰相位高斯分布的均值和方差不同。本发明假设天气引起的衰落和移动终端周边环境引起的衰落是相互独立的，所以雨衰衰落因子可以由高斯随机数发生器产生。
均值方差计算器12225能够存储如下表所示的，各种天气状况及其对应的高斯分布幅度均值、高斯分布幅度方差、高斯分布相位均值、高斯分布相位方差；根据仿真参数设置模块11设定的天气状况，均值方差计算器12225采用查表法能够得到对应的高斯分布幅度均值、高斯分布幅度方差、高斯分布相位均值、高斯分布相位方差，第一高斯随机数发生器12221根据均值方差计算器所得的高斯分布幅度均值和方差，产生雨衰幅度衰落因子；第二高斯随机数发生器12222根据根据均值方差计算器所得的高斯分布相位均值和方差，产生雨衰相位衰落随机数，指数函数器对雨衰相位衰落随机数进行指数运算，从而得到雨衰相位衰落因子；雨衰相位衰落因子和雨衰相位衰落因子在雨衰乘法器中进行相乘，从而得到雨衰衰落因子，并将雨衰衰落因子输入乘法器1224。
调制器1221根据仿真参数设置模块11设定的调制方式对数据源121输出的二进制数据流进行调制，获得调制信号，并将调制信号输入乘法器1224。
乘法器1224将调制器1221输出的调制信号与雨衰模拟单元1222输入的雨衰衰落因子、移动信道模拟单元1223输入的移动衰落因子相乘，对调制器1221输出的调制信号完成信道乘性衰落的添加，得到信道乘性衰落信号，将信道乘性衰落信号输入加性高斯白噪声信道1225。
加性高斯白噪声信道1225能够产生加性高斯白噪声，乘法器1224输出的信道乘性衰落信号与加性高斯白噪声相加，对信道乘性衰落完成信道加性高斯白噪声的添加，得到信道衰落信号，并输出给解调器1226。
解调器1226根据仿真参数设置模块11设定的调制方式，将加性高斯白噪声信道1225输出的信道衰落信号还原为数字基带信号，得到二进制仿真数据流。
如图3所示，误码统计单元123包括误码图案发生器1231、误码统计分析器1232、误码分布拟合器1233。
如图3所示，误码图案发生器1231分别与解调器1226和数据源121相连，误码图案发生器1231将数据源121产生的数据流与解调器1226输出的仿真数据流按位异或，异或结果为初始误码图案，如果异或结果为“1”，则为误码，如果异或结果为“0”，则为误码间隔；
误码统计分析器1232能够对误码图案发生器1231产生的初始误码图案进行统计分析，误码统计分析器1232以数据长度至少为2000位的初始误码图案作为一个统计单元，连续对数量大于或等于500的统计单元进行分析统计，获得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；其中：
误码间隔发生次数的概率Prn＝Nr(i)/Nw，Nr(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
误码间隔长度的概率密度Pri＝Mri(j)/Mrl，Mri(j)全部统计单元中误码间隔长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码间隔长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
误码发生次数的概率Pbn＝Nb(i)/Nw，其中，Nb(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
误码长度的概率密度Pbi＝＝Mbi(j)/Mbl，Mbi(j)全部统计单元中误码长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
链路误码率Pe＝全部统计单元的误码长度/全部统计单元的数据位长度；
所述误码分布拟合器1233，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，计算高斯分布的均值μ和标准差δ；该计算为现有技术，本领域技术人员能够实施。
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，该计算为现有技术，本领域技术人员能够实施。
如果无法拟合则，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13，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，erfinv为逆误差函数；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。
如图2所示，实时信道模拟装置2包括信道特性产生模块21、误码叠加模块22、无误码数据源23、收发单元24。信道特性产生模块21、误码叠加模块22和收发单元24可以通过FPGA实现，实时信道模拟装置2还包括电源电路25和时钟分配电路26。
信道特性产生模块21能够根据初始误码图案的误码类型和误码阈值TH，产生过渡误码图案，并将过渡误码图案输入误码叠加模块22。
如图4所示，信道特性产生模块21包括信道特性分发单元211、高斯误码图案发生器212、泊松误码图案发生器213、突发误码图案发生器214；
所述信道特性分发单元211根据初始误码类型对高斯误码图案发生器212、突发误码图案发生器214、泊松误码图案发生器213进行三选一；如果初始误码类型为高斯误码，则选通高斯误码图案发生器212，由高斯误码图案发生器212产生过渡误码图案；如果初始误码类型为突发误码，则选通突发误码图案发生器214，由突发误码图案发生器214产品生过渡误码图案；如果初始误码类型为泊松误码，则选通泊松误码图案发生器213，由泊松误码图案发生器213产生过渡误码图案。
高斯误码图案发生器212，包括高斯随机数发生器2121和第一比较器2122，高斯随机数发生器212根据高斯分布的均值μ和标准差δ，产生高斯随机数序列，构成所述高斯随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第一比较器2122中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于误码阈值TH，第一比较器2122则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
泊松误码图案发生器213，泊松随机数发生器2131和第二比较器2132，泊松随机数发生器2131能够根据泊松分布的均值λ，产生泊松分布随机数序列，构成所述泊松分布随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第二比较器2132中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于泊松误码阈值TH，第二比较器2132则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
突发误码图案发生器214，包括突发强度函数器2141和第三比较器2142，突发强度函数器2141在(0，1)范围产生随机数序列，每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第三比较器2142中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果小于误码阈值TH则输出长度为μi的连续‘1’，否则输出‘0’。
无误码数据源23能够输出数字基带二进制数据流，该数据流为无误码数据流，为现有技术，本领域技术人员能够实现。
如图2所示，无误码数据源23与收发单元24相连，无误码数据源23输出的数字基带二进制数据流通过收发单元24输入误码叠加单元22，误码叠加模块22将信道特性产生模块21输入的过渡误码图案与无误码数据流叠加，从而获得链路仿真误码图案，通过收发单元24将链路仿真误码图案输入如图1所示的信道解码单元，从而完成对数据源121产生的数据信号在仿真参数设置模块11所设定的链路场景中传输的模拟。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的更改和变化之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
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。
2.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述降雨强度包括中雨、小雨、雷雨；所述雨雾强度包括晴天、黑云、积云、多云；所述降雪强度包括大雪、小雪。
3.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于，所述误码统计分析器以数据长度至少为2000位的所述初始误码图案作为一个统计单元，连续对数量大于或等于500的所述统计单元进行分析统计；
所述误码间隔发生次数的概率Prn＝Nr(i)/Nw，Nr(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述误码间隔长度的概率密度Pri＝Mri(j)/Mrl，Mri(j)全部统计单元中误码间隔长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码间隔长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述误码发生次数的概率Pbn＝Nb(i)/Nw，其中，Nb(i)为误码间隔发生次数为i的统计单元的数量，Nw是统计单元的总数量，i的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
误码长度的概率密度Pbi＝＝Mbi(j)/Mbl，Mbi(j)全部统计单元中误码长度为j的次数，Mrl全部统计单元中误码长度的总次数，j的数值依次为[0，M]范围内整数，M为一个统计单元的数据长度；
所述链路误码率Pe＝全部统计单元的误码长度/全部统计单元的数据位长度。
4.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述误码特性产生模块和信道特性产生模块通过FPGA实现。
5.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述实时信道模拟装置还包括电源单元和时钟单元。
6.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述实时信道模拟装置还包括收发单元。
7.根据权利要求1所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述信道特性产生模块包括信道特性分发单元、高斯误码图案发生器、突发误码图案发生器、泊松误码图案发生器；
所述信道特性分发单元根据初始误码类型对所述高斯误码图案发生器、所述突发误码图案发生器、所述泊松误码图案发生器进行三选一；如果所述初始误码类型为高斯误码，所述信道特性分发单元则选通所述高斯误码图案发生器，由所述高斯误码图案发生器产生过渡误码图案；如果所述初始误码类型为突发误码，所述信道特性分发单元则选通所述突发误码图案发生器，由所述突发误码图案发生器产品生过渡误码图案；如果所述初始误码类型为泊松误码，所述信道特性分发单元则选通所述泊松误码图案发生器，由所述泊松误码图案发生器产生过渡误码图案。
8.根据权利要求7所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述高斯误码图案发生器，包括高斯随机数发生器和第一比较器，所述高斯随机数发生器根据高斯分布的均值μ和标准差δ，产生高斯随机数序列，构成所述高斯随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第一比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于误码阈值TH，第一比较器则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
9.根据权利要求7所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述泊松误码图案发生器，包括泊松随机数发生器和第二比较器，所述泊松随机数发生器能够根据泊松分布的均值λ，产生泊松分布随机数序列，构成所述泊松分布随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第二比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果该随机数小于泊松误码阈值TH，第二比较器则产生一个误码，即输出1，否则输出“0”。
10.根据权利要求7所述一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统，其特征在于：所述突发误码图案发生器，包括突发强度函数单元和第三比较器，所述突发强度函数单元在(0，1)范围内产生随机数序列，所述随机数序列的每一个随机数按照其产生的时间顺序分别与误码阈值TH在第三比较器中进行比较，根据比较结果输出过渡误码图案，如果小于误码阈值TH则输出长度为μi的连续‘1’，否则输出‘0’。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110420336.XA CN102523033B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110420336.XA CN102523033B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102523033A true CN102523033A (zh) | 2012-06-27 |
| CN102523033B CN102523033B (zh) | 2014-04-09 |
Family
ID=46293844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110420336.XA Active CN102523033B (zh) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102523033B (zh) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103532644A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-22 | 南京航空航天大学 | 多径阴影复合衰落信道模拟装置及其工作方法 |
| CN103684632A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 北京科技大学 | 一种深空航天器到地球的Ka波段信道建模方法 |
| CN103944631A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-23 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种基于sip技术的微型星载x波段数传发射装置 |
| CN104270207A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种用于测量ka频段卫星信号的降雨衰减值的装置 |
| CN105635010A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-01 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Ka频段毫米波谐波直接调制器 |
| CN106656377A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-05-10 | 中国空间技术研究院 | 一种信道模型可变的宽带卫星信道模拟器 |
| CN107566063A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-09 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 无线电信号雨衰特性的模拟方法 |
| CN110086525A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 北京邮电大学 | 一种s波段卫星移动通信系统的性能指标评估方法及装置 |
| CN110324161A (zh) * | 2018-03-29 | 2019-10-11 | 大唐联仪科技有限公司 | 一种传输协议的测试方法及设备 |
| CN110808768A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-18 | 中山赛思普电子科技有限公司 | 低轨卫星地面站 |
| CN110824508A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-21 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种可重构的导航卫星模拟器 |
| CN112769432A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 航天恒星科技有限公司 | 无导频的中继卫星SMA下行信号10MHz频标产生方法及产生器 |
| CN113904744A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-07 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统 |
| CN113972946A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-25 | 深圳航天东方红卫星有限公司 | 非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法 |
| CN114039640A (zh) * | 2021-07-28 | 2022-02-11 | 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
| CN115102883A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-23 | 北京智讯天成技术有限公司 | 通讯设备误码分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008129509A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Shiron Satellite Communications (1996) Ltd. | Method and apparatus for compensation for weather-based attenuation in a satellite link |
| CN101814941A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-08-25 | 中国科学院国家天文台 | 一种检测bpsk卫星通信系统误码性能恶化程度的方法 |
| CN102255647A (zh) * | 2011-06-16 | 2011-11-23 | 南京信息工程大学 | 气象卫星信道概率统计特性仿真模型的建立方法 |
-
2011
- 2011-12-14 CN CN201110420336.XA patent/CN102523033B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008129509A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Shiron Satellite Communications (1996) Ltd. | Method and apparatus for compensation for weather-based attenuation in a satellite link |
| CN101814941A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-08-25 | 中国科学院国家天文台 | 一种检测bpsk卫星通信系统误码性能恶化程度的方法 |
| CN102255647A (zh) * | 2011-06-16 | 2011-11-23 | 南京信息工程大学 | 气象卫星信道概率统计特性仿真模型的建立方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王红霞，尹建方，潘成胜: "Ka频段卫星通信的信道特性及系统性能仿真", 《火车与指挥控制》 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103532644A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-22 | 南京航空航天大学 | 多径阴影复合衰落信道模拟装置及其工作方法 |
| CN103532644B (zh) * | 2013-10-10 | 2015-07-01 | 南京航空航天大学 | 多径阴影复合衰落信道模拟装置及其工作方法 |
| CN103684632A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 北京科技大学 | 一种深空航天器到地球的Ka波段信道建模方法 |
| CN103944631A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-23 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种基于sip技术的微型星载x波段数传发射装置 |
| CN104270207A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种用于测量ka频段卫星信号的降雨衰减值的装置 |
| CN105635010A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-01 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Ka频段毫米波谐波直接调制器 |
| CN105635010B (zh) * | 2016-01-12 | 2018-10-23 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Ka频段毫米波谐波直接调制器 |
| CN106656377A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-05-10 | 中国空间技术研究院 | 一种信道模型可变的宽带卫星信道模拟器 |
| CN107566063A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-09 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 无线电信号雨衰特性的模拟方法 |
| CN110324161A (zh) * | 2018-03-29 | 2019-10-11 | 大唐联仪科技有限公司 | 一种传输协议的测试方法及设备 |
| CN110086525B (zh) * | 2019-04-29 | 2021-10-01 | 北京邮电大学 | 一种s波段卫星移动通信系统的性能指标评估方法及装置 |
| CN110086525A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 北京邮电大学 | 一种s波段卫星移动通信系统的性能指标评估方法及装置 |
| CN110808768A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-18 | 中山赛思普电子科技有限公司 | 低轨卫星地面站 |
| CN110824508A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-21 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种可重构的导航卫星模拟器 |
| CN110824508B (zh) * | 2019-11-27 | 2020-08-04 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种可重构的导航卫星模拟器 |
| CN112769432B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-08-12 | 航天恒星科技有限公司 | 无导频的中继卫星SMA下行信号10MHz频标产生方法及产生器 |
| CN112769432A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 航天恒星科技有限公司 | 无导频的中继卫星SMA下行信号10MHz频标产生方法及产生器 |
| CN114039640A (zh) * | 2021-07-28 | 2022-02-11 | 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
| CN114039640B (zh) * | 2021-07-28 | 2024-05-14 | 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 |
| CN113904744A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-07 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统 |
| CN113972946A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-25 | 深圳航天东方红卫星有限公司 | 非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法 |
| CN113972946B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-08-08 | 深圳航天东方红卫星有限公司 | 非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法 |
| CN115102883A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-23 | 北京智讯天成技术有限公司 | 通讯设备误码分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102523033B (zh) | 2014-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102523033B (zh) | 一种适用于Ka频段的移动卫星基带信道模拟系统 | |
| Cheng et al. | Performance of digital linear modulations on Weibull slow-fading channels | |
| CN101282175B (zh) | 基于垂直分层空时编码的自由空间mimo光通信系统 | |
| CN102130734B (zh) | Nakagami衰落信道建模和仿真方法 | |
| CN103188011B (zh) | 一种综合气象因素的Ka波段卫星信道建模方法 | |
| CN104243070A (zh) | 面向深空通信的无线信道实时模拟器及其模拟方法 | |
| Yahia et al. | A weather-dependent hybrid RF/FSO satellite communication for improved power efficiency | |
| CN103399214B (zh) | 星载相控阵接收天线测试系统 | |
| Pena-Martin et al. | Performance of Selection Combining Diversity in $\eta {-}\mu $ Fading Channels With Integer Values of $\mu$ | |
| CN105471530A (zh) | 一种基于基带等效信道模型的提高接收信号模拟准确度的方法 | |
| Matricciani | Probability distributions of rain attenuation obtainable with linear combining techniques in space‐to‐E arth links using time diversity | |
| CN104702557A (zh) | 一种基于不完全csi的分布式天线系统自适应调制方法 | |
| CN102255647A (zh) | 气象卫星信道概率统计特性仿真模型的建立方法 | |
| CN101714902B (zh) | 流星余迹通信信道模型的构建方法 | |
| CN103457678B (zh) | 多云天气条件下的气象卫星复合信道仿真模型的建立方法 | |
| Shakir et al. | Errors rate analysis of the hybrid FSO/RF systems over foggy-weather fading-induced channel | |
| CN103401601A (zh) | 一种静止气象卫星信道建模方法 | |
| CN103338066B (zh) | 一种基于最小距离最大化准则的多路数据流传输方法 | |
| Ata et al. | STTC design for vehicular communication systems employing fixed‐gain AF PLNC over cascaded fading channels | |
| CN103595454A (zh) | 利用统计信道状态信息的mimo多址接入无线通信方法 | |
| Guo et al. | Research and implementation of the satellite channel two-state model under the cloudy and foggy weather | |
| Nistazakis et al. | Average capacity of wireless optical communication systems over gamma gamma atmospheric turbulence channels | |
| CN104540209A (zh) | 一种提升干扰对齐网络传输速率的方法 | |
| Maxama | OSTBC MIMO Transceiver System for radio signal propagation challenges over irregular terrain in the Northern Cape, South Africa | |
| Maxama et al. | VHF OSTBC MIMO system used to overcome the effects of irregular terrain on radio signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |