CN106850084A - 一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法 - Google Patents

一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法 Download PDF

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Abstract

一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法，包括终端模拟器、用户链路信道模拟器、接收多波束天线模拟器、返向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器、前向链路处理器、发射多波束天线模拟器、馈电链路信道模拟器、信关站模拟器和控制中心，分别模拟了移动卫星通信系统的用户段、空间段、地面段和移动卫星通信信道。本系统能够对采用了多种星上处理方式和多种通信体制的移动卫星通信系统的链路性能及业务能力进行演示验证，解决了目前缺乏相关验证系统与验证方法，无法为工程应用提供技术可行性验证的问题。同时本发明还公开了本验证系统的验证方法。

Description

一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法
技术领域
本发明涉及一种移动卫星通信验证系统及验证方法，特别是采用了多种星上处理方式和多种通信体制的多制式移动卫星通信验证系统及验证方法。
背景技术
地面移动通信的发展已经经历了四代，随着第四代即LTE(Long Term Evolution)系统的商业化应用，以及为用户提供随遇接入服务需求的日益强烈，卫星移动通信系统与地面移动通信系统融合成为必然的发展趋势。然而，卫星移动通信环境与地面移动通信环境存在诸多差别，比如信道时延、波束覆盖范围、用户之间时延差、多谱勒频移等，无法完全照搬地面移动通信体制，因此需要基于LTE通信体制进行移动卫星通信体制适应性修改。
另外，为了灵活支持多种通信体制，以及更好满足话音、数据、视频等不同业务对时延、误码率等QoS指标需求，移动通信卫星需要同时支持透明转发双跳、子带交换单跳以及再生处理单跳等多种星上处理方式。
目前现有的移动卫星通信验证系统均只针对其中的某一种星上处理方式，且不支持对基于LTE的移动卫星通信体制的验证，无法满足对采用了多种星上处理方式以及多种通信体制的卫星移动通信系统的演示验证。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供了一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法，可以对采用了多种星上处理方式和多种通信体制的移动卫星通信链路性能及业务能力进行演示验证，解决了目前缺乏相关验证系统与验证方法，无法为工程应用提供技术可行性验证的问题。
本发明解决的技术方案为：(与权利要求书内容相同)
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过返向链路处理器、前向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器，实现了对透明转发双跳、子带交换单跳和再生处理单跳三种不同星上处理方式的验证，解决了现有移动卫星通信验证系统仅能对其中一种星上处理方式验证的问题；
(2)本发明通过终端模拟器、信关站模拟器、返向链路处理器、前向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器，实现了对基于LTE的SC-FDMA/OFDM、SC-FDMA、SC-FDE三种移动卫星通信体制的验证，解决了现有移动卫星通信验证系统不支持对基于LTE的移动卫星通信体制验证的问题；
(3)本发明通过用户链路信道模拟器、馈电链路信道模拟器、控制中心，实现了对不同信道条件下不同信号的误包率、时延、业务速率、自适应编码调制、虚拟混合自动重传的链路性能测试，为工程应用提供了更全面的技术可行性验证。
附图说明
图1为本发明一种多制式的移动卫星通信验证系统组成图。
具体实施方式
本发明的基本思路为：提出一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法，包括终端模拟器、用户链路信道模拟器、接收多波束天线模拟器、返向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器、前向链路处理器、发射多波束天线模拟器、馈电链路信道模拟器、信关站模拟器和控制中心，分别模拟了移动卫星通信系统的用户段、空间段、地面段和移动卫星通信信道。本系统能够对采用了多种星上处理方式和多种通信体制的移动卫星通信系统的链路性能及业务能力进行演示验证，解决了目前缺乏相关验证系统与验证方法，无法为工程应用提供技术可行性验证的问题。同时本发明还公开了本验证系统的验证方法。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
如图1所示，一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于包括：用户段、用户信道、空间段、馈电信道、地面段、控制中心。
用户段，包括：终端模拟器；终端模拟器包括：终端模拟器1、终端模拟器2；用于模拟实际移动卫星通信系统中的用户段。
用户信道，包括：用户链路信道模拟器；用于模拟实际移动卫星通信系统中的用户链路信道。
空间段，包括：接收多波束天线模拟器、返向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器、前向链路处理器、发射多波束天线模拟器；用于模拟实际移动卫星通信系统中的空间段。
馈电信道，包括：馈电链路信道模拟器；用于模拟实际移动卫星通信系统中的馈电链路信道。
地面段，包括：信关站模拟器；用于模拟实际移动卫星通信系统中的地面段。
所述终端模拟器，接收来自用户链路信道模拟器的终端信号，对终端信号依次进行下变频、解帧、解调、译码后送至外部用户计算机或用户电话机；同时终端模拟器能够将来自外部用户计算机或用户电话机的用户信号依次进行编码、调制、组帧、上变频后，输出至用户链路信道模拟器；所述终端模拟器，具有自适应编码调制、虚拟混合自动重传以及误包率统计功能。
所述用户链路信道模拟器，接收来自发射多波束天线模拟器输出的终端信号，将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰、噪声和传输时延对信号的畸变施加到终端信号后，输出至终端模拟器；同时，用户链路信道模拟器接收来自终端模拟器输出的终端信号，将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰、噪声和传输时延对信号的畸变施加到终端信号后，输出至接收多波束天线模拟器。其中，多径衰落体现了空间段与用户段之间的电波传播路径上存在的建筑物、树木、植被、起伏的地形、海面和水面等因素而导致电波反射、散射和绕射合成引起的接收信号幅度的快速急剧变化；多普勒频移体现了空间段与用户段之间的相对运动引起的接收信号的频率频移；阴影衰落体现了空间段与用户段之间的电波传播路径上存在的建筑物、树木、起伏山丘等障碍物阻挡引起的接收信号电平的下降；雨衰体现了雨雪雾等天气条件引起的接收信号电平的下降；噪声体现了热噪声引起的对接收信号的干扰；传输时延体现了电波在空间段与用户段之间传输引起的接收信号相对发送信号的时间延迟。通过多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰、噪声和传输时延可以完整地模拟出信号经过用户链路信道后的变化。
所述接收多波束天线模拟器，接收来自用户链路信道模拟器的终端信号，完成来自用户链路信道模拟器的终端信号到卫星馈源信号的转换，输出卫星馈源信号至返向链路处理器；其中，假设来自用户链路信道模拟器的终端信号共有2路，卫星馈源阵列单元共有32个，则用户链路信道模拟器的终端信号到卫星馈源信号的转换首先根据每个终端与卫星的相对位置，以及终端和卫星天线方向图函数，计算得到32个馈源阵列单元的移相、衰减值，然后将来自用户链路信道模拟器的该终端信号功分为32路，按照计算得到的移相、衰减值对功分后的每一路信号的相位和幅度分别进行移相、衰减，最后将不同终端的信号合并，得到32路卫星馈源信号。
所述返向链路处理器，接收来自接收多波束天线模拟器输出的卫星馈源信号，将卫星馈源信号转换为波束信号，波束信号包括透明转发双跳信号、子带交换单跳信号和再生处理单跳信号，并按预先设定的频率，将每个波束信号中的透明转发双跳信号输出至馈电链路信道模拟器，子带交换单跳信号输出至子带交换处理器，再生处理单跳信号输出至信号再生处理器；其中，假设卫星馈源阵列单元共有32个，共形成7个波束，则卫星馈源信号到波束信号的转换首先根据波束覆盖图，计算得到每个馈源参与形成每个波束时的馈源激励系数，即移相、衰减值，然后按照终端模拟器所在波束编号的馈源激励系数，对每路馈源信号的相位和幅度分别进行移相、衰减，得到终端模拟器所在波束的波束信号；预先设定的频率优选为151.6MHz～161.6MHz和164.1MHz～174.1MHz为透明转发双跳信号，147.6MHz～149.0MHz为子带交换单跳信号，177.6MHz～182.6MHz为再生处理单跳信号。
所述子带交换处理器，接收来自返向链路处理器的子带交换单跳信号，对子带交换单跳信号进行子带交换，得到处理后子带交换单跳信号输出至前向链路处理器。
所述信号再生处理器，接收来自返向链路处理器的再生处理单跳信号，对再生处理单跳信号依次进行解帧、解调、译码、交换、编码、调制、组帧后得到处理后的再生处理单跳信号，输出处理后的再生处理单跳信号至前向链路处理器；
所述前向链路处理器，接收来自馈电链路信道模拟器的处理后的透明转发双跳信号、子带交换处理器的处理后的子带交换单跳信号、信号再生处理器的处理后的再生处理单跳信号，将每个波束信号中的处理后的透明转发双跳信号、处理后的子带交换单跳信号和处理后的再生处理单跳信号按照预先设定的频率排列，并将每个波束信号转换为卫星馈源信号，输出卫星馈源信号至发射多波束天线模拟器；其中，波束信号到卫星馈源信号的转换为前述卫星馈源信号到波束信号的逆过程；预先设定的频率为18.9MHz～28.9MHz和31.4MHz～41.4MHz为透明转发双跳信号，14.9MHz～16.3MHz为子带交换单跳信号，44.6MHz～49.6MHz为再生处理单跳信号。
所述发射多波束天线模拟器，接收来自前向链路处理器的卫星馈源信号，完成卫星馈源信号到终端信号的转换，输出终端信号至用户链路信道模拟器；其中卫星馈源信号到终端信号的转换为前述终端信号到卫星馈源信号的逆过程。
所述馈电链路信道模拟器接收来自返向链路处理器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号加噪声和传输时延后输出至信关站模拟器；馈电链路信道模拟器能够接收来自信关站模拟器输出的信号，对该信号进行加噪声和传输时延后输出至前向链路处理器；所述馈电链路信道模拟器接收来自返向链路处理器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到透明转发双跳信号后送至信关站模拟器；馈电链路信道模拟器能够接收来自信关站模拟器输出的信号，对该信号进行加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到该信号后，输出至前向链路处理器。
所述信关站模拟器，接收来自馈电链路信道模拟器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号依次进行下变频、解帧、解调、译码、交换、编码、调制、组帧、上变频后输出至馈电链路信道模拟器；所述信关站模拟器，具有自适应编码调制、虚拟混合自动重传以及误包率统计功能，
所述控制中心，实现对终端模拟器输出的信号和信关站模拟器输出的信号的工作参数、信道参数、透明转发双跳、子带交换单跳、再生处理单跳的频率预设、终端模拟器所在波束编号、用户链路信道模拟器和馈电链路信道模拟器的处理参数的设置；所述工作参数，包括：信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率；所述处理参数，包括：噪声功率、传输时延。所述控制中心，能够控制终端模拟器和信关站模拟器进行自适应编码调制功能开启/关闭、虚拟混合自动重传功能开启/关闭等设置。所述控制中心，实现对用户链路信道模拟器和馈电链路信道模拟器的信道参数的设置；所述信道参数：包括：信道模型、阴影衰落、多径数量、多径时延、多径功率、多普勒频移、雨衰。
所述用户计算机实现IP数据、视频业务的发送与接收；所述用户电话机实现IP话音、短消息业务的发送与接收；
所述透明转发双跳信号采用前向正交频分复用多址OFDMA，返向单载波频分复用多址SC-FDMA的通信体制；所述子带交换单跳信号采用SC-FDMA通信体制；所述再生单跳信号采用单载波频域均衡SC-FDE通信体制。
一种多制式的移动卫星通信验证方法，其特征在于步骤如下：包括链路性能验证阶段；链路性能验证阶段包括：误包率验证阶段、时延验证阶段、业务速率验证阶段、自适应编码调制验证阶段、虚拟混合自动重传验证阶段；
所述误包率验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心设置发送端发送信号的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)通过发送端发送信号至接收端；
(3)接收端对接收信号的误包率进行统计，若误包率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若误包率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常。
例如：优选方案为，对透明转发双跳的前向误包率验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心设置信关站模拟器的发送信号频率151.672MHz、信号带宽10MHz、调制方式QPSK、编码方式Turbo码率0.076、信号功率-27.8dBm、噪声功率-24.9dBm、终端模拟器1所在波束编号为1；
(2)通过信关站模拟器发送信号至终端模拟器1；
(3)终端模拟器1对接收信号的误包率进行统计，显示为1.23×10-2，其在设定的阈值范围[1×10-3,1×10-1]内，判定发送端至接收端正常。
所述时延验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心设置用户链路信道模拟器传输时延和馈电链路信道模拟器传输时延；
(2)通过发送端的外部用户计算机向接收端的外部用户计算机持续发送PING包；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(3)在发送端的外部用户计算机处查看往返的平均时延信息，若平均时延在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若平均时延超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向时延验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心设置用户链路信道模拟器时延为130ms，馈电链路信道模拟器时延为130ms；
(2)通过信关站模拟器的外部用户计算机3向终端模拟器1的外部用户计算机1持续发送PING包；
(3)在终端模拟器1的外部用户计算机1处查看往返的平均时延信息，显示为535ms，其在设定的阈值范围[520ms,575ms]内，判定发送端至接收端正常。
所述业务速率验证阶段步骤如下：
(1)通过发送端的外部用户计算机使用网络性能测试工具Iperf向接收端的外部用户计算机持续发送某一速率的IP数据流；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)在接收端的外部用户计算机处使用Iperf查看数据接收速率；若数据接收速率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若数据接收速率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向业务速率验证阶段步骤如下：
(1)通过信关站模拟器的外部用户计算机使用网络性能测试工具Iperf向终端模拟器1的外部用户计算机1持续发送速率为10Mbps的IP数据流；
(2)在终端模拟器1的外部用户计算机1处使用Iperf查看数据接收速率，显示为9.98Mbps，其在设定的阈值范围[9Mbps,10Mbps]内，判定发送端至接收端正常。
所述自适应编码调制验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心关闭发送端的自适应编码调制功能，并设置发送端的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)通过发送端发送信号至接收端；
(3)接收端对接收信号的误包率进行统计；
(4)通过控制中心开启发送端的自适应编码调制功能；
(5)通过发送端发送信号至接收端，并显示发送信号的调制方式和编码方式；
(6)接收端对接收信号的误包率进行统计，若误包率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若误包率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向自适应编码调制验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心关闭信关站模拟器的自适应编码调制功能，并设置信关站模拟器发送信号频率151.672MHz、信号带宽5MHz、调制方式16QAM、编码方式Turbo码率为0.4、信号功率-40dBm、噪声功率-42.1dBm、终端模拟器1所在波束编号为1；
(2)通过信关站模拟器发送信号至终端模拟器1；
(3)终端模拟器1对接收信号的误包率进行统计，显示为7.28×10-2；
(4)通过控制中心开启信关站模拟器的自适应编码调制功能；
(5)通过信关站模拟器发送信号至终端模拟器1，信关站模拟器显示发送信号调制方式QPSK、编码方式Turbo码率为0.44；
(6)终端模拟器1对接收信号的误包率进行统计，显示为3.2×10-3，其在设定的阈值范围[1×10-4,1×10-2]内，判定发送端至接收端正常。
即在信噪比为2.1dB的条件下，如果关闭自适应编码调制，信关站模拟器按照事先设定的调制编码方式16QAM、Turbo码率为0.4发送数据包，开启自适应编码调制后，信关站模拟器根据当前的信噪比选择了能够带来更好性能的调制编码方式QPSK、Turbo码率为0.44发送数据包，验证显示误包率由7.28×10-2降低至3.2×10-3，并符合在信噪比为2.1dB的条件下采用QPSK、Turbo码率为0.44的接收误包率阈值范围[1×10-4,1×10-2]，判定发送端至接收端正常。
所述虚拟混合自动重传验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心关闭发送端的虚拟混合自动重传功能，并设置发送端的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号等；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)通过发送端发送信号至接收端；
(3)接收端对接收信号的误包率进行统计；
(4)通过控制中心开启发送端的虚拟混合自动重传功能；
(5)通过发送端发送信号至接收端；
(6)接收端对接收信号的误包率进行统计，若该误包率小于等于关闭虚拟混合自动重传功能时的误包率，则判定发送端至接收端正常，若该误包率大于关闭虚拟混合自动重传功能时的误包率，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向虚拟混合自动重传验证步骤如下：
(1)通过控制中心关闭信关站模拟器的虚拟混合自动重传功能，并设置信关站模拟器发送信号频率151.672MHz、信号带宽5MHz、调制方式QPSK、编码方式Turbo码率为0.44、信号功率-38dBm、噪声功率-39.6dBm、终端模拟器1所在波束编号1；
(2)通过信关站模拟器发送信号至终端模拟器1；
(3)终端模拟器1对接收信号的误包率进行统计，显示为2.86×10-2；
(4)通过控制中心开启信关站模拟器的虚拟混合自动重传功能；
(5)通过信关站模拟器发送信号至终端模拟器1；
(6)终端模拟器1对接收信号的误包率进行统计，显示为2×10-4，其在设定的阈值范围[1×10-5,1×10-3]内，判定发送端至接收端正常。
即在信噪比为1.6dB的条件下，如果关闭虚拟混合自动重传功能，信关站模拟器按照事先设定的调制编码方式QPSK、Turbo码率为0.44发送数据包，每个数据包发送一次，开启虚拟混合自动重传功能后，信关站模拟器按照事先设定的调制编码方式QPSK、Turbo码率为0.44发送数据包，每个数据包发送两次，如果终端模拟器1对该数据包两次都接收错误，则判定该数据包接收错误，否则终端模拟器1判定该数据包接收正确，验证显示开启虚拟混合自动重传功能后，误包率由2.86×10-2降低至2×10-4，判定发送端至接收端正常。
一种多制式的移动卫星通信验证方法，其特征在于步骤如下：包括业务能力验证阶段；业务能力验证阶段，包括：话音验证阶段、短消息验证阶段、数据验证阶段、视频验证阶段；
所述话音业务验证阶段步骤如下：
(1)发送端的外部用户电话机摘机，拨接收端的外部用户电话机号码；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)接收端的外部用户电话机振铃后摘机；
(3)双方通话；若话音清晰，则判定发送端至接收端正常，若话音模糊不可懂，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向话音业务验证阶段步骤如下：
(1)信关站模拟器的外部用户电话机3摘机，拨终端模拟器1的外部用户电话机1的号码3005；
(2)终端模拟器1的外部用户电话机1振铃后摘机；
(3)双方通话，话音清晰可懂，判定发送端至接收端正常。
所述短消息业务验证阶段步骤如下：
(1)发送端的外部用户电话机编辑短消息，并输入收件人为接收端的外部用户电话机号码，发送短消息；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)接收端的外部用户电话机提示有未读短消息，点击查看；若接收的短消息与发送的短消息一致，则判定发送端至接收端正常，若接收的短消息与发送的短消息不一致，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向短消息业务验证阶段步骤如下：
(1)信关站模拟器的外部用户电话机3编辑短消息“明早九点北三门不见不散”，并输入收件人为终端模拟器1的外部用户电话机1的号码3005，发送短消息；
(2)终端模拟器1的外部用户电话机1提示有未读短消息，点击查看，显示“明早九点北三门不见不散”，接收的短消息与发送的短消息一致，判定发送端至接收端正常。
所述数据业务验证阶段步骤如下：
(1)终端模拟器的外部用户计算机登陆信关站模拟器的外部用户计算机；所述终端模拟器的外部计算机安装有FTP客户端软件，信关站模拟器的外部计算机安装有FTP服务器端软件；
(2)终端模拟器的外部用户计算机选择需要的文件，并从信关站模拟器的外部用户计算机将文件下载至本地。
例如，对数据业务验证阶段步骤如下：
(1)安装有FTP客户端软件的终端模拟器1的外部用户计算机1登陆安装有FTP服务器端软件的信关站模拟器的外部用户计算机3；
(2)用户计算机1选择需要的文件“影视金曲集”，并从用户计算机3将文件下载至本地。
所述视频业务验证阶段步骤如下：
(1)发送端的外部用户计算机使用多媒体播放软件VLC打开一个视频文件，并输入目的地址为接收端的外部用户计算机IP地址，发送该视频文件；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)接收端的外部用户计算机使用VLC软件接收，并显示播放；若视频流畅清晰，则判定发送端至接收端正常，若视频卡顿，则判定发送端至接收端不正常。
例如，优选方案为，对透明转发双跳的前向视频业务验证阶段步骤如下：
(1)信关站模拟器的外部用户计算机3使用多媒体播放VLC软件打开视频文件“舌尖上的中国第一集”，并输入目的地址为终端模拟器1的外部用户计算机1的IP地址192.168.1.31，发送该视频文件；
(2)终端模拟器1的外部用户计算机1使用VLC软件接收，并显示播放，视频流畅清晰，判定发送端至接收端正常。
本发明提出的验证系统和验证方法实现了对同时采用透明转发双跳、子带交换单跳和再生处理单跳三种不同星上处理方式，以及基于LTE的SC-FDMA/OFDM、SC-FDMA、SC-FDE三种移动卫星通信体制的移动卫星通信系统，在不同信道条件下的误包率、时延、业务速率、自适应编码调制、虚拟混合自动重传的链路性能测试和话音、短消息、数据、视频的业务能力演示，为后续的工程应用提供了更全面的技术可行性验证。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于包括：用户段、用户信道、空间段、馈电信道、地面段、控制中心；
用户段，包括：终端模拟器；终端模拟器包括：终端模拟器1、终端模拟器2；
用户信道，包括：用户链路信道模拟器；
空间段，包括：接收多波束天线模拟器、返向链路处理器、子带交换处理器、信号再生处理器、前向链路处理器、发射多波束天线模拟器；
馈电信道，包括：馈电链路信道模拟器；
地面段，包括：信关站模拟器；
所述终端模拟器，接收来自用户链路信道模拟器的终端信号，对终端信号依次进行下变频、解调、译码后送至外部用户计算机或用户电话机；同时终端模拟器能够将来自外部用户计算机或用户电话机的用户信号依次进行编码、调制、上变频后，输出至用户链路信道模拟器；
所述用户链路信道模拟器，接收来自发射多波束天线模拟器输出的终端信号，对终端信号加噪声和传输时延后，输出至终端模拟器；同时，用户链路信道模拟器，接收来自终端模拟器输出的终端信号，对该信号进行加噪声和传输时延后，输出至接收多波束天线模拟器；
所述接收多波束天线模拟器，接收来自用户链路信道模拟器的终端信号，完成来自用户链路信道模拟器的终端信号到卫星馈源信号的转换，输出卫星馈源信号至返向链路处理器；
所述返向链路处理器，接收来自接收多波束天线模拟器输出的卫星馈源信号，将卫星馈源信号转换为波束信号，波束信号包括透明转发双跳信号、子带交换单跳信号和再生处理单跳信号，并按预先设定的频率，将每个波束信号中的透明转发双跳信号输出至馈电链路信道模拟器，子带交换单跳信号输出至子带交换处理器，再生处理单跳信号输出至信号再生处理器；
所述子带交换处理器，接收来自返向链路处理器的子带交换单跳信号，对子带交换单跳信号进行子带交换，得到处理后子带交换单跳信号输出至前向链路处理器；
所述信号再生处理器，接收来自返向链路处理器的再生处理单跳信号，对再生处理单跳信号依次进行解帧、解调、译码、交换、编码、调制、组帧后得到处理后的再生处理单跳信号，输出处理后的再生处理单跳信号至前向链路处理器；
所述前向链路处理器，接收来自馈电链路信道模拟器的处理后的透明转发双跳信号、子带交换处理器的处理后的子带交换单跳信号、信号再生处理器的处理后的再生处理单跳信号，将每个波束信号中的处理后的透明转发双跳信号、处理后的子带交换单跳信号和处理后的再生处理单跳信号按照预先设定的频率排列，并将每个波束信号转换为卫星馈源信号，输出卫星馈源信号至发射多波束天线模拟器；
所述发射多波束天线模拟器，接收来自前向链路处理器的卫星馈源信号，完成卫星馈源信号到终端信号的转换，输出终端信号至用户链路信道模拟器；
所述馈电链路信道模拟器接收来自返向链路处理器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号加噪声和传输时延后输出至信关站模拟器；馈电链路信道模拟器能够接收来自信关站模拟器输出的信号，对该信号进行加噪声和传输时延后输出至前向链路处理器；
所述信关站模拟器，接收来自馈电链路信道模拟器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号依次进行下变频、解帧、解调、译码、交换、编码、调制、组帧、上变频后输出至馈电链路信道模拟器；
所述控制中心，实现对终端模拟器输出的信号和信关站模拟器输出的信号的工作参数、信道参数、透明转发双跳、子带交换单跳、再生处理单跳的频率预设、终端模拟器所在波束编号的设置；实现对用户链路信道模拟器和馈电链路信道模拟器的处理参数的设置；所述工作参数，包括：信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率；所述处理参数，包括：噪声功率、传输时延。
2.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述终端模拟器，具有自适应编码调制、虚拟混合自动重传以及误包率统计功能，控制中心能够控制终端模拟器进行自适应编码调制功能开启/关闭、虚拟混合自动重传功能开启/关闭等设置。
3.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述用户链路信道模拟器，接收来自发射多波束天线模拟器输出的终端信号，对终端信号加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到终端信号，输出至终端模拟器；用户链路信道模拟器，接收来自终端模拟器输出的信号，对该信号加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到该信号后，输出至接收多波束天线模拟器。
4.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述信关站模拟器，具有自适应编码调制、虚拟混合自动重传以及误包率统计功能，控制中心能够控制信关站模拟器进行自适应编码调制功能开启/关闭、虚拟混合自动重传功能开启/关闭等设置。
5.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述馈电链路信道模拟器接收来自返向链路处理器的透明转发双跳信号，对该透明转发双跳信号加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到透明转发双跳信号后送至信关站模拟器；馈电链路信道模拟器能够接收来自信关站模拟器输出的信号，对该信号进行加噪声和传输时延前将多径衰落、多普勒频移、阴影衰落、雨衰对信号的畸变施加到该信号后，输出至前向链路处理器。
6.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述用户计算机实现IP数据、视频业务的发送与接收；所述用户电话机实现IP话音、短消息业务的发送与接收。
7.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述控制中心，实现对用户链路信道模拟器和馈电链路信道模拟器的信道参数的设置；所述信道参数：包括：信道模型、阴影衰落、多径数量、多径时延、多径功率、多普勒频移、雨衰。
8.根据权利要求1所述的一种多制式的移动卫星通信验证系统，其特征在于：所述透明转发双跳信号采用前向正交频分复用多址OFDMA，返向单载波频分复用多址SC-FDMA的通信体制；所述子带交换单跳信号采用SC-FDMA通信体制；所述再生单跳信号采用单载波频域均衡SC-FDE通信体制。
9.一种多制式的移动卫星通信验证方法，其特征在于步骤如下：包括链路性能验证阶段；链路性能验证阶段包括：误包率验证阶段、时延验证阶段、业务速率验证阶段、自适应编码调制验证阶段、虚拟混合自动重传验证阶段；
所述误包率验证阶段步骤如下：
(1)通过控制中心设置发送端发送信号的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)通过发送端发送信号至接收端；
(3)接收端对接收信号的误包率进行统计，若误包率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若误包率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常；
所述时延验证阶段步骤如下：
(4)通过控制中心设置用户链路信道模拟器传输时延和馈电链路信道模拟器传输时延；
(5)通过发送端的外部用户计算机向接收端的外部用户计算机持续发送PING包；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(6)在发送端的外部用户计算机处查看往返的平均时延信息，若平均时延在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若平均时延超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常；
所述业务速率验证阶段步骤如下：
(7)通过发送端的外部用户计算机使用网络性能测试工具Iperf向接收端的外部用户计算机持续发送某一速率的IP数据流；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(8)在接收端的外部用户计算机处使用Iperf查看数据接收速率；若数据接收速率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若数据接收速率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常；
所述自适应编码调制验证阶段步骤如下：
(9)通过控制中心关闭发送端的自适应编码调制功能，并设置发送端的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(10)通过发送端发送信号至接收端；
(11)接收端对接收信号的误包率进行统计；
(12)通过控制中心开启发送端的自适应编码调制功能；
(13)通过发送端发送信号至接收端，并显示发送信号的调制方式和编码方式；
(14)接收端对接收信号的误包率进行统计，若误包率在设定的阈值范围内，则判定发送端至接收端正常，若误包率超过设定的阈值范围，则判定发送端至接收端不正常；
所述虚拟混合自动重传验证阶段步骤如下：
(15)通过控制中心关闭发送端的虚拟混合自动重传功能，并设置发送端的信号频率、信号带宽、调制方式、编码方式、信号功率、噪声功率、终端模拟器所在波束编号等；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(16)通过发送端发送信号至接收端；
(17)接收端对接收信号的误包率进行统计；
(18)通过控制中心开启发送端的虚拟混合自动重传功能；
(19)通过发送端发送信号至接收端；
(20)接收端对接收信号的误包率进行统计，若该误包率小于等于关闭虚拟混合自动重传功能时的误包率，则判定发送端至接收端正常，若该误包率大于关闭虚拟混合自动重传功能时的误包率，则判定发送端至接收端不正常。
10.一种多制式的移动卫星通信验证方法，其特征在于步骤如下：包括业务能力验证阶段；业务能力验证阶段，包括：话音验证阶段、短消息验证阶段、数据验证阶段、视频验证阶段；
所述话音业务验证阶段步骤如下：
(1)发送端的外部用户电话机摘机，拨接收端的外部用户电话机号码；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(2)接收端的外部用户电话机振铃后摘机；
(3)双方通话；若话音清晰，则判定发送端至接收端正常，若话音模糊不可懂，则判定发送端至接收端不正常；
所述短消息业务验证阶段步骤如下：
(4)发送端的外部用户电话机编辑短消息，并输入收件人为接收端的外部用户电话机号码，发送短消息；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(5)接收端的外部用户电话机提示有未读短消息，点击查看；若接收的短消息与发送的短消息一致，则判定发送端至接收端正常，若接收的短消息与发送的短消息不一致，则判定发送端至接收端不正常；
所述数据业务验证阶段步骤如下：
(6)终端模拟器的外部用户计算机登陆信关站模拟器的外部用户计算机；所述终端模拟器的外部计算机安装有FTP客户端软件，信关站模拟器的外部计算机安装有FTP服务器端软件；
(7)终端模拟器的外部用户计算机选择需要的文件，并从信关站模拟器的外部用户计算机将文件下载至本地；
所述视频业务验证阶段步骤如下：
(8)发送端的外部用户计算机使用多媒体播放软件VLC打开一个视频文件，并输入目的地址为接收端的外部用户计算机IP地址，发送该视频文件；对透明转发双跳的前向，所述发送端为信关站模拟器，所述接收端为终端模拟器1或终端模拟器2；对透明转发双跳的返向，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为信关站模拟器；对子带交换单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；对再生处理单跳，所述发送端为终端模拟器1或终端模拟器2，所述接收端为终端模拟器2或终端模拟器1；
(9)接收端的外部用户计算机使用VLC软件接收，并显示播放；若视频流畅清晰，则判定发送端至接收端正常，若视频卡顿，则判定发送端至接收端不正常。
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