CN111417160B - 一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，属于卫星通信技术领域。该方法通过构建测试环境，模拟卫星信道传输时延、信道衰减、噪声、多普勒频移等特性以及业务通信，通过操作计算机定制地图上的卫星波束覆盖区域，模拟出被测设备在运动过程中的地理位置信息变化，并对一台或多台被测信道终端设备发送控制数据，测试过程中，被测信道终端设备结合接收到的地理位置信息和信号质量，触发越区切换算法，从而实现对被测信道终端设备越区功能的测试。该方法能够解决业务站无法在室外环境进行实际移动的问题，可以模拟用户站在地图上进行多波束间移动的情形，从而辅助提高卫通通信设备越区切换功能的可行性和可靠性。

Description

一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是指一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法。

背景技术

卫星通信系统越区切换功能的特点在于卫星信道存在时延、噪声、多普勒频移等特性，且不同卫星的信标不同。当卫星转发器采用多点波束技术时，业务站会面临跨越不同波束覆盖区域内的情形。由于卫星波束实际覆盖区域通常是投影面积为半径在百公里以上的椭圆区域，且不同卫星其波束覆盖的范围也不相同，因此，卫星通信系统业务站的越区切换测试难度较大，实测成本较高且效率低下。并且，在卫星尚未发射时，需要在实验室条件下模拟出用户站在卫星转发器覆盖的波束间移动的场景。

卫星通信系统条件下越区切换测试需解决卫星信道特性模拟，被测设备的运动场景模拟和不同卫星波束覆盖范围不同等问题。但是，现有公开的与越区切换技术相关的测试方法涉及的内容通常为移动通信系统中使用移动台等模拟基站控制的小区切换，这种方法不易解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，可以模拟业务站进入卫星波束间交叠区域，对用户站设备的越区切换功能进行测试。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，其包括以下步骤：

步骤1：为被测的信道终端设备连接卫星信道模拟系统以及相应的业务模拟设备，被测信道终端设备与操作计算机通过网络连接，并给每台被测信道终端设备分配IP地址，卫星信道模拟系统与被测信道终端设备通过中频线缆连接；

步骤2：操作业务模拟设备，产生话音业务、同异步数据业务、IP业务；

步骤3：操作卫星信道模拟系统，产生卫星信标和卫星信道的时延特性、噪声特性、以及多普勒频移特性；

步骤4：在操作计算机上载入地图，根据卫星转发器工作特性，在地图上为卫星覆盖的多点波束区域绘制相应的投影图形；此外，为每台被测信道终端设备设置设备类型、运动速度，并规划运动路径；

步骤5：通过操作计算机模拟被测信道终端设备的运动过程，生成实时位置信息，形成被测信道终端设备跨越多个波束，或在多个波束间往复运动的场景；

步骤6：通过操作计算机周期性地发送运动路径上的实时地理位置信息参数至被测信道终端设备，被测信道终端设备接收到地理位置信息后，依据当前设备所处的经度、纬度信息，与内部预存的卫星波束区域范围值进行比较，当进入波束间的交叠区域后，被测信道终端设备结合接收到的信号质量，触发越区切换算法；

步骤7：被测信道终端设备跨越波束过程中，观察业务模拟设备与被测信道终端设备间的业务通信情况，判断越区切换功能对业务通信是否产生预计影响；

步骤8：当被测信道终端设备的运动路径结束时，越区切换测试结束。

进一步的，所述步骤3中，卫星信标的产生方式为：

使用信号源仪器在某频点发出未调制的单载波信号，控制信号发送功率，使被测信道终端设备接收到的信号电平值符合星上信标特性，从而模拟卫星固有的未带遥测信息的信标信号。

进一步的，所述步骤3中，噪声特性的产生方式为：

通过对噪声功率进行控制，使被测信道终端设备接收端信号的信噪比出现传输特性指标所要求的门限信噪比值。

本发明采用上述技术方案的有益效果在于：

1、本发明所需的测试系统构成要素简单，易于部署实施。

2、本发明能够满足在不具备卫星实测数据的情况下，需要模拟被测设备在地图上随时变换地理位置的需求。

3、本发明方法中的测试环境真实模拟了卫星通信系统特性，且适用范围广，可扩展性强。

4、本发明的测试方法具有性能稳定可靠、调试简单等特点。该测试方法可根据不同卫星转发器的波束覆盖范围，定制波束覆盖区域，模拟被测设备跨越波束运动场景。支持对多台设备的测试；操作计算机的软件支持多种被测设备类型，涵盖了可安装在车、船或飞机等载体的多种设备模型，种类丰富，兼容性强。操作计算机与被测设备间接口协议标准，符合TCP/IP协议栈要求。

5、本发明为被测设备实施越区切换算法提供了触发条件。使被测设备根据位置信息，结合设备接收到的不同波束下的信号电平、信噪比等参数值判断越区切换条件是否满足，从而完成越区功能测试。

附图说明

图1 是本发明实施例中越区切换功能测试系统的结构框图。

图2 是本发明实施例中越区切换算法的触发流程图。

图3是本发明实施例中业务站在多个波束间移动的场景示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细描述，以便本领域的技术人员更好的理解本发明。

图1所示为用于越区切换功能测试的测试系统，该测试系统包括操作计算机、测试软件、交换机、被测信道终端设备、卫星信道模拟系统、业务模拟设备。其中，操作计算机安装控制软件，与被测信道终端设备通过交换机连接，卫星信道模拟系统与被测设备使用中频线缆连接，卫星信道模拟系统模拟卫星信标，时延、噪声、多普勒频移等特性，业务模拟设备与被测信道终端设备之间通过业务接口连接并保持业务互通。

具体来说，测试系统中各部分的情况如下：

测试软件：测试软件为GIS地图软件，测试人员运行软件后，配置被测设备IP地址、被测设备类型（车、船或飞机）、被测设备的运动速度，被测设备某次运动的路径等参数。模拟运动开始后，测试软件按周期为设备发送地理位置信息。

被测信道终端设备：即用户设备，包括接收地理位置信息指令和发起越区切换算法两种情形。

操作计算机：操作计算机上安装测试软件。测试软件向被测信道终端设备发送地理位置指令。

交换机：操作计算机、被测信道终端设备通过网络交换机互联，完成信息交互。

卫星信道模拟系统：模拟卫星信标，卫星信道的时延、噪声、多普勒频移等。

业务模拟设备：模拟产生话音、同异步数据、IP数据等业务数据。

如图2所示，卫星通信系统业务站越区切换测试方法包括以下步骤：

步骤1：为被测的信道终端设备连接相应的业务模拟设备。被测信道终端设备与操作计算机通过网络连接，并给每台被测信道终端设备分配IP地址。为被测的信道终端设备连接卫星信道模拟系统，卫星信道模拟系统与被测信道终端设备通过中频线缆连接，从而构建测试环境。

步骤2：操作业务模拟设备，产生话音业务，同异步数据业务、IP业务等。

步骤3：操作卫星信道模拟系统模拟卫星信标，以及卫星信道的时延特性、噪声特性以及多普勒频移特性等卫星信道特性。具体来说，模拟产生卫星信标信号，配置信标信号的功率和频点。模拟产生卫星信道时延，根据测试场景设置时延参数。模拟产生卫星信道衰减，衰减模型可选择，衰减值可设置。模拟产生高斯噪声，通过对噪声功率进行控制，使被测设备的接收端信号的信噪比能够出现传输特性指标所要求的门限信噪比值。根据卫星特性，设置使用低、中、高轨卫星进行通信时需要设置多普勒频移参数。

步骤4：在操作计算机上载入地图，根据卫星转发器工作特性，在地图上为卫星覆盖的多点波束区域绘制相应的投影图形，编辑配置文件，输入每个用户波束中心点的经、纬度信息，波束覆盖半径等，由计算机完成波束覆盖图形绘制。

步骤5：开始测试任务。为每台被测信道终端设备设置设备类型，模拟设备应用于陆地、海洋、天空等环境，设置各类型设备的运动速度，并通过连接地图上多个节点，规划运动路径；此外，在操作计算机上模拟被测信道终端设备的运动过程，生成实时位置信息，形成被测信道终端设备跨越多个波束场景，或在多个波束间往复运动等场景。图3所示为测试软件在某次测试任务中，多个被测信道终端设备依据规划的运动路径，进行越区切换的情形。

步骤6：测试软件周期地发送运动路径上的实时地理位置信息参数至被测设备。

步骤7：被测信道终端设备接收到地理位置信息后，依据当前设备所处的经度、纬度等位置信息，与内部预存的卫星波束区域范围值进行比较，当进入波束间的交叠区域后，被测信道终端设备结合当前接收到的信号质量等判定因素，触发越区切换算法。

越区切换算法的一般流程为：

1)越区切换算法判定目标波束的信号质量，比较原所处波束与目标波束的信噪比差异，判定目标波束的信噪比超过现有波束时，允许被测设备跨越波束。

2)跨越波束过程中，站点更换在目标波束下的通信频点。

3)跨越波束过程中，站点根据目标波束特性，判定是否更换在目标波束下的信标信息。

4)跨越波束过程中，站点根据目标波束特性，判定是否更换天线的极化方式。

5)跨越波束过程中，通过业务模拟设备测试被测信道终端设备的业务通信是否正常。

步骤8：被测信道终端设备跨越波束过程中，观察业务模拟设备与被测信道终端设备间的业务通信情况，判断越区切换功能对业务通信是否产生预计影响。

步骤9：测试软件显示被测信道终端设备的运动路径结束，此次越区切换测试任务结束。

该方法通过构建测试环境，模拟卫星信道传输时延、信道衰减、噪声、多普勒频移等特性以及业务通信，通过操作计算机定制地图上的卫星波束覆盖区域，模拟出被测设备在运动过程中的地理位置信息变化，并对一台或多台被测设备发送控制数据，测试过程中，被测设备结合接收到的地理位置信息和信号质量，触发越区切换算法，从而实现对被测设备越区功能的测试。

该方法能够解决业务站无法在室外环境进行实际移动的问题，可以模拟用户站在地图上进行多波束间移动的情形，从而辅助提高卫通通信设备越区切换功能的可行性和可靠性。

Claims (3)

1.一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：为被测的信道终端设备连接卫星信道模拟系统以及相应的业务模拟设备，被测信道终端设备与操作计算机通过网络连接，并给每台被测信道终端设备分配IP地址，卫星信道模拟系统与被测信道终端设备通过中频线缆连接；

步骤2：操作业务模拟设备，产生话音业务、同异步数据业务、IP业务；

步骤3：操作卫星信道模拟系统，产生卫星信标和卫星信道的时延特性、噪声特性、以及多普勒频移特性；

其中，模拟产生卫星信道时延，根据测试场景设置时延参数；模拟产生高斯噪声，使被测设备的接收端信号的信噪比能够出现传输特性指标所要求的门限信噪比值；根据卫星特性，设置多普勒频移参数；

步骤4：在操作计算机上载入地图，根据卫星转发器工作特性，在地图上为卫星覆盖的多点波束区域绘制相应的投影图形；为每台被测信道终端设备设置设备类型、运动速度，并规划运动路径；

步骤5：通过操作计算机模拟被测信道终端设备的运动过程，生成实时位置信息，形成被测信道终端设备跨越多个波束，或在多个波束间往复运动的场景；

步骤6：通过操作计算机周期性地发送运动路径上的实时地理位置信息参数至被测信道终端设备，被测信道终端设备接收到地理位置信息后，依据当前设备所处的经度、纬度信息，与内部预存的卫星波束区域范围值进行比较，当进入波束间的交叠区域后，被测信道终端设备结合接收到的信号质量，触发越区切换算法；

步骤7：被测信道终端设备跨越波束过程中，观察业务模拟设备与被测信道终端设备间的业务通信情况，判断越区切换功能对业务通信是否产生预计影响；

步骤8：当被测信道终端设备的运动路径结束时，越区切换测试结束。

2.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，其特征在于，所述步骤3中，卫星信标的产生方式为：

使用信号源仪器在某频点发出未调制的单载波信号，控制信号发送功率，使被测信道终端设备接收到的信号电平值符合星上信标特性，模拟卫星固有的未带遥测信息的信标信号。

3.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统业务站的越区切换测试方法，其特征在于，所述步骤3中，噪声特性的产生方式为：

通过对噪声功率进行控制，使被测信道终端设备接收端信号的信噪比出现传输特性指标所要求的门限信噪比值。

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