CN111953440A - 一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统及方法，待测的卫星移动通信系统包括信关站、通信卫星和至少一个移动终端,所述射频互连系统包括、射频/光信号转换设备A、光交换机A、光交换机B、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C、光交换机C、光交换机D、射频/光信号转换设备D。本发明利用数字方案将模拟信号数字化之后再通过光纤对射频进行拉远，并通过时延校正模块校正了传输时延波动，解决了异地卫星移动通信系统远程射频互连测试的不便的问题。
Description
技术领域
本发明涉及射频互联测试，特别是涉及一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统及方法。
背景技术
卫星移动通信系统是利用通信卫星作为中继，实现移动终端之间、移动终端和地面其它网络之间的通信的系统，可提供大范围、远距离的通信业务，在全球覆盖、应急通信和普遍服务方面极具优势。卫星移动通信系统通常由通信卫星、信关站、多个移动用户组成。目前，卫星通信的应用越来越广泛，如何在卫星发射上天之前快速验证卫星通信链路的正确性和完备性成为巨大挑战。卫星移动通信系统射频互连测试是在卫星发射上天之前在地面检验卫星移动通信系统性能，验证卫星移动通信系统的链路网络层和协议层，保证卫星移动通信系统正常稳定工作的重要手段，其中测试系统的搭建对于卫星移动通信系统的射频互连测试至关重要。
目前，国内对于卫星移动通信系统远程射频互连测试方法及系统还是处于起步和发展阶段，传统射频信号远程互连采用光纤无线通信(Radio-over-Firber，ROF)的方案。ROF技术是一种将射频微波(电信号)调制到光载波上，以光的方式通过光纤传输无线射频信号的技术。由于ROF技术中包含了模拟调制等模拟技术，信号的损伤会对ROF系统产生较大影响，模拟光纤传输系统中的激光器相对强度噪声、激光器相位噪声、光电二极管的散弹噪声、放大器热噪声、光纤色散等因素都会对系统产生严重影响。ROF系统中若采用单模光纤，色散会限制光链路的传输距离，造成相位的非相关，从而增加载波的相位噪声；若采用多模光纤，模间色散也会限制系统的传输距离，传统模拟光传输方法最大传输距离不超过300km，并且随着传输距离的增加，噪声和非线性产物会不断累积，会劣化传输的射频信号的信噪比。传输距离越长，传输的射频信号质量越差，因此传统射频信号远程互连方案不适用于远距离射频信号传输。因此现有模拟光纤射频远程传输方案无法完成移动卫星通信系统异地远程射频互连测试。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统及方法，利用数字方案将模拟信号数字化之后再通过光纤对射频进行拉远，并通过时延校正模块校正了传输时延波动，解决了异地卫星移动通信系统远程射频互连测试的不便的问题，为卫星移动通信系统的远程测试提供了有利条件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其中待测的卫星移动通信系统包括信关站、通信卫星和至少一个移动终端；所述射频互连系统包括射频/光信号转换设备A、光交换机A、光交换机B、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C、光交换机C、光交换机D和射频/光信号转换设备D；
其中，信关站作为卫星移动通信系统和地面固定专用公共网、地面移动通信网的互联接口，并供卫星移动终端接入卫星移动通信系统，保障移动终端在通信的过程中通信信号不中断；
信关站通过所述射频/光信号转换设备A与光交换机A连接，所述光交换机A与光交换机B连接，所述光交换机B与射频/光信号转换设备B连接；所述射频/光信号转换设备B通过通信卫星实现与射频/光信号转换设备C连接和通讯，所述射频/光信号转换设备C与光交换机C连接，所述光交换机C与光交换机D连接，所述光交换机D通过射频/光信号转换设备D分别与每一个所述移动终端连接。
所述光交换机A与光交换机B之间通过光纤或商用数据专线连接；所述光交换机C与光交换机D之间通过光纤或商用数据专线连接。
所述商用数据专线是依托于网络运营商的传输网络资源，向企事业单位提供的数字电路或光纤线路，具有高带宽的优势，能够承载和传输包括语音、数据、视频的各类业务。
所述射频/光信号转换设备A、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D包含相同的射频/光信号转换架构；
所述射频/光信号转换架构包括光接口、高速逻辑电路、时频同步模块和多个射频/数字信号转换通道；所述光接口和时频同步模块均与高速逻辑电路连接，所述高速逻辑电路分别与每一个射频/数字信号转换通道连接；所述光接口包括光电转换模块，用于完成光信号和电信号之间的转换；
所述时频同步模块与高速逻辑电路连接，用于提供时频基准信号，实现各个射频/光信号转换设备之间的时频同步；
所述高速逻辑电路，用于完成信号的收发，并对光接口接收的数据进行时延波动补偿，使得传输时延为一稳定值。
所述射频/数字信号转换通道包括射频收发装置、射频前端、模数转换器和数模转换器；
所述模数转换器的输入端通过射频前端连接到射频收发装置，模数转换器的输出端与高速逻辑电路连接，所述数模转换器的输入端与高速逻辑电路连接，数模转换器的输出端通过射频前端与射频收发装置连接；
所述射频收发装置，用于完成射频信号的接收和发射；
所述射频前端，用于对射频收发装置接收的射频信号进行放大、混频、滤波，转换为中频信号送至模数转换模块，并对数模转换模块送来的中频信号进行混频、滤波、放大，转换为射频信号传输给射频收发装置进行发送。
所述射频/光信号转换设备A中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与信关站建立连接，光接口连接到光交换机A；
所述射频/光信号转换设备B中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机B；
所述射频/光信号转换设备C中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机C；
所述射频/光信号转换设备D中，射频/数字信号转换通道与所述移动终端数目相同且一一对应；每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与对应的移动终端建立连接，光接口连接到光交换机D。
优选地，所述射频收发装置包括天线或射频电缆接口。
一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，包括以下步骤：
S1.对测试系统进行布设并完成射频/光信号转换设备间的时频同步；
S2.在信关站的发送方向上进行信号传输与测试；
S3.在移动终端的发送方向上进行信号传输与测试。
所述步骤S1包括：
设移动终端的个数为N，所述射频/光信号转换设备A中包含射频/数字信号转换通道A1～AN，射频/光信号转换设备B包含射频/数字信号转换通道B1～BN，射频/光信号转换设备C包含射频/数字信号转换通道C1～CN，射频/光信号转换设备D包含射频/数字信号转换通道D1～DN；
所述射频/光信号转换设备A位于信关站的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道A1～AN与信关站建立通信；所述移动终端设置于射频/光信号转换设备D的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道D1～DN各自与对应的移动终端建立连接；所述射频/光信号转换设备B和射频/光信号转换设备C位于通信卫星的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道B1～BN、射频/数字信号转换通道C1～CN分别与通信卫星建立连接；
按照所述远程射频互连测试系统进行完成系统布设；
系统布设完成后，启动系统中的所有设备，射频/光信号转换设备A～D中的时频同步模块进行时频同步，为射频/光信号转换设备A～D提供时频基准信号，使得射频/光信号转换设备A～D达到时间、频率同步。
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.信关站发射的N个通道射频信号分别经过信关站附近的射频/光信号转换设备A的射频/数字信号转换通道A1～AN放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机A，光交换机A通过光纤或商用数据专线将数据发送光交换机B，光交换机B将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B；
S202.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备A发送的数据包，射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax1，Tmax1为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换后得到中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN恢复出信关站发射的N个通道的射频信号；
S203.射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN将射频/光信号转换设备B恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN；；
S204.通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机C，光交换机C通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机D，光交换机D将数据通过光纤送至移动终端附近的射频/光信号转换设备D；
S205.射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备C发送的数据包，射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1～DN恢复出通信卫星转发的N个通道的射频信号并分别送至N个移动终端。
所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.移动终端发射的N个通道射频信号分别经过移动终端覆盖范围内的射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1～DN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机D，光交换机D通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机C，光交换机C将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C；
S302.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备D发送的数据包，射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN恢复出移动终端发射的N个通道的射频信号；
S303.射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN将恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN；
S304.通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机B，交换机B通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机A，光交换机A将数据通过光纤送至信关站覆盖范围内的射频/光信号转换设备A；
S305.信关站覆盖范围内的射频/光信号转换设备A的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备B发送的数据包，射频/光信号转换设备A的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax1，Tmax1为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、时延校正、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备A的射频/数字信号转换通道A1～AN恢复出N个移动终端发射的射频信号并分别送至信关站。
本发明的有益效果是：本发明利用数字方案将模拟信号数字化之后再通过光纤对射频进行拉远，并通过时延校正模块校正了传输时延波动，解决了异地卫星移动通信系统远程射频互连测试的不便的问题，节省大量运输、人力等成本，为卫星移动通信系统的远程测试提供了有利条件。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为射频/光信号转换设备的原理示意图；
图3为本发明的方法流程图；
图4为本发明中一种实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，待测的卫星移动通信系统包括信关站、通信卫星和至少一个移动终端，所述射频互联系统包括射频/光信号转换设备A、光交换机A、光交换机B、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C、光交换机C、光交换机D和射频/光信号转换设备D；
其中，信关站作为卫星移动通信系统和地面固定专用公共网、地面移动通信网的互联接口，并供卫星移动终端接入卫星移动通信系统，保障移动终端在通信的过程中通信信号不中断；
所述信关站通过射频/光信号转换设备A与光交换机A连接，所述光交换机A与光交换机B连接，所述光交换机B与射频/光信号转换设备B连接；所述射频/光信号转换设备B通过通信卫星实现与射频/光信号转换设备C连接和通讯，所述射频/光信号转换设备C与光交换机C连接，所述光交换机C与光交换机D连接，所述光交换机D通过射频/光信号转换设备D分别与每一个所述移动终端连接。
所述光交换机A与光交换机B之间通过光纤或商用数据专线连接；所述光交换机C与光交换机D之间通过光纤或商用数据专线连接。
所述商用数据专线是依托于网络运营商的传输网络资源，向企事业单位提供的数字电路或光纤线路，具有高带宽的优势，能够承载和传输包括语音、数据、视频的各类业务。
如图2所示，所述射频/光信号转换设备A、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D包含相同的射频/光信号转换架构；
所述射频/光信号转换架构包括光接口、高速逻辑电路、时频同步模块和多个射频/数字信号转换通道；所述光接口和时频同步模块均与高速逻辑电路连接，所述高速逻辑电路分别与每一个射频/数字信号转换通道连接；所述光接口包括光电转换模块，用于完成光信号和电信号之间的转换；
所述时频同步模块与高速逻辑电路连接，用于提供时频基准信号，实现各个射频/光信号转换设备之间的时频同步；具体地，在本申请的实施例中，时频同步模块为卫星共视接收机；
所述高速逻辑电路，用于完成信号的收发，并对光接口接收的数据进行时延波动补偿，使得传输时延为一稳定值；
所述射频/数字信号转换通道包括射频收发装置、射频前端(RFFE)、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)；
所述模数转换器的输入端通过射频前端连接到射频收发装置，模数转换器的输出端与高速逻辑电路连接，所述数模转换器的输入端与高速逻辑电路连接，数模转换器的输出端通过射频前端与射频收发装置连接；
所述射频收发装置，用于完成射频信号的接收和发射；
所述射频前端，用于对射频收发装置接收的射频信号进行放大、混频、滤波，转换为中频信号送至模数转换模块，并对数模转换模块送来的中频信号进行混频、滤波、放大，转换为射频信号传输给射频收发装置进行发送。
所述射频/光信号转换设备A中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与信关站建立连接，光接口连接到光交换机A；
所述射频/光信号转换设备B中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机B；
所述射频/光信号转换设备C中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机C；
所述射频/光信号转换设备D中，射频/数字信号转换通道与所述移动终端数目相同且一一对应；每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与对应的移动终端建立连接，光接口连接到光交换机D。
优选地，所述射频收发装置包括天线或射频电缆接口。
如图3所示，一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，包括以下步骤：
S1.对测试系统进行布设并完成射频/光信号转换设备间的时频同步；
S2.在信关站的发送方向上进行信号传输与测试；
S3.在移动终端的发送方向上进行信号传输与测试。
所述步骤S1包括：
设所述移动终端的个数为N，所述射频/光信号转换设备A中包含射频/数字信号转换通道A1～AN，射频/光信号转换设备B包含射频/数字信号转换通道B1～BN，射频/光信号转换设备C包含射频/数字信号转换通道C1～CN，射频/光信号转换设备D包含射频/数字信号转换通道D1～DN；
所述射频/光信号转换设备A位于信关站的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道A1～AN与信关站建立通信；所述移动终端设置于射频/光信号转换设备D的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道D1～DN各自与对应的移动终端建立连接；所述射频/光信号转换设备B和射频/光信号转换设备C位于通信卫星的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道B1～BN、射频/数字信号转换通道C1～CN分别与通信卫星建立连接；
按照所述远程射频互连测试系统进行完成系统布设；
系统布设完成后，启动系统中的所有设备，卫星共视接收机通过时频同步技术，为射频/光信号转换设备A～D提供时频基准信号，使得射频/光信号转换设备A～D完成时间、频率同步。
在本申请的实施例中，时频同步模块为卫星共视接收机，卫星共视是指两站或多站同时观测同一颗卫星，以实现两站或多站之间的时间同步，假设两个共视接收机分别安装在观测站A和B，两站的坐标需要精确测定。两站在同一时刻观测同一颗卫星。根据单向时间传递原理，可得到：
ΔtiA＝(ti-tA)＝接收机钟A和卫星i的钟差
ΔtiB＝(ti-tB)＝接收机钟B和卫星i的钟差
上面两式作差，可得A、B两站之间的钟差BA为：
ΔtiA-ΔtiB＝(ti-tA)-(ti-tB)＝tB-tA＝tBA
设A地点的钟时间为tA，B地点的钟时间为tB，卫星时间为t卫星，dA和dB为卫星到A、B两地的路径延迟。精确测量A、B两地时差的原理如下：
两地的接收机在同一时刻接收同一颗卫星信号，把接收机输出代表卫星时间的秒脉冲，与本地钟输出的秒脉冲比对，从而得到A、B两地接收机与相同卫星的时差计数值ΔtA卫星和ΔtB卫星，分别表示为：
ΔtA卫星＝tA-(t卫星+dA)
ΔtB卫星＝tB-(t卫星+dB)
把A、B两地的数据通过通信网传到对方计算机中，其中dA和dB可以通过卫星星历计算得到。然后上面两式相减可得两地之间的时间差，如下式所示：
ΔtA卫星-ΔtB卫星＝(tA-(t卫星+dA))-(tB-(t卫星+dB))＝(tA-tB)-(dA-dB)
因此，卫星共视可去掉卫星星钟的影响，消除大部分的路径附加时延影响。
卫星共视接收机能够接收GPS/北斗卫星信号，同时，将发送端接收到的卫星信号与接收到的卫星信号进行比对，获取发送端与接收端间的钟差，然后发送端按照共视算法求出补偿值发送至接收端，接收端根据该值对其铷钟秒进行不断修正，最终产生与发送端同步的共视秒信号。
在上述实施例中，卫星共视时钟同步流程如下：
(1)卫星共视接收机A和卫星共视接收机B、C、D钟差计算；
(2)卫星共视接收机B、C、D发送其钟差数据至卫星共视接收机A；
(3)卫星共视接收机A自同步并发送修正数据至卫星共视接收机B、C、D；
(4)卫星共视接收机B、C、D自同步；
(5)卫星共视接收机A、B、C、D选取最优卫星进行数据获取，并对数据进行计算；
(6)数据计算完毕后卫星共视接收机B、C、D发送数据至卫星共视接收机A；
(7)卫星共视接收机A收到卫星共视接收机B、C、D发送的数据后以共视卫星为标准计算卫星共视接收机B、C、D的时间修正量并将修正量发送至卫星共视接收机B、C、D；
(8)卫星共视接收机B、C、D收到修正数据后对本地秒进行精确移相同步，最终完成卫星共视接收机B、C、D的共视秒输出；
(9)卫星共视接收机A实时测量本地秒与卫星共视接收机B、C、D参考秒的时差，并发送至卫星共视接收机B、C、D，最终完成卫星共视接收机B、C、D本地秒与卫星共视接收机A参考秒的紧密跟踪。
该实施例卫星共视接收机A、B、C、D采用同频的高精度原子钟实现。
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.信关站发射的N个通道射频信号分别经过信关站附近的射频/光信号转换设备A的射频/数字信号转换通道A1～AN放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机A，光交换机A通过光纤或商用数据专线将数据发送光交换机B，光交换机B将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B；
S202.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备A发送的数据包，射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax1，Tmax1为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换后得到中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN恢复出信关站发射的N个通道的射频信号；
S203.射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN将射频/光信号转换设备B恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN；；
S204.通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机C，光交换机C通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机D，光交换机D将数据通过光纤送至移动终端附近的射频/光信号转换设备D；
S205.射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备C发送的数据包，射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1～DN恢复出通信卫星转发的N个通道的射频信号并分别送至N个移动终端。
所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.移动终端发射的N个通道射频信号分别经过移动终端覆盖范围内的射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1～DN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机D，光交换机D通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机C，光交换机C将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C；
S302.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备D发送的数据包，射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN恢复出移动终端发射的N个通道的射频信号；
S303.射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1～CN将恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN；
S304.通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1～BN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机B，交换机B通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机A，光交换机A将数据通过光纤送至信关站覆盖范围内的射频/光信号转换设备A；
S305.信关站覆盖范围内的射频/光信号转换设备A的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备B发送的数据包，射频/光信号转换设备A的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax1，Tmax1为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、时延校正、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备A的射频/数字信号转换通道A1～AN恢复出N个移动终端发射的射频信号并分别送至信关站。
在本申请的实施例中，至少N可以是1或者大于1的整数，当N取1时，则只有一个移动终端，以及对应的射频/光信号转换模块A1、射频/光信号转换模块B1、一个射频/光信号转换模块C1、射频/光信号转换模块D1，此时远程互联测试系统的架构如图4所示，当N为大于1的整数时，远程互联测试系统的架构如图1所示。
在本申请的实施例中，所述时频同步模块采用卫星共视接收机，卫星共视接收机由两站或多站同时观测同一颗卫星，接收卫星时间的秒脉冲作为基准，以实现两站或多站之间的时间同步。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，待测的卫星移动通信系统包括信关站、通信卫星和至少一个移动终端，其特征在于：所述射频互联系统包括射频/光信号转换设备A、光交换机A、光交换机B、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C、光交换机C、光交换机D和射频/光信号转换设备D；
信关站通过所述射频/光信号转换设备A与光交换机A连接，所述光交换机A与光交换机B连接，所述光交换机B与射频/光信号转换设备B连接；所述射频/光信号转换设备B通过通信卫星实现与射频/光信号转换设备C连接和通讯，所述射频/光信号转换设备C与光交换机C连接，所述光交换机C与光交换机D连接，所述光交换机D通过射频/光信号转换设备D分别与每一个所述移动终端连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其特征在于：
所述光交换机A与光交换机B之间通过光纤或商用数据专线连接；所述光交换机C与光交换机D之间通过光纤或商用数据专线连接；
所述商用数据专线是依托于网络运营商的传输网络资源，向企事业单位提供的数字电路或光纤线路，具有高带宽的优势，能够承载和传输包括语音、数据、视频的各类业务。
3.根据权利要求1所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其特征在于：所述射频/光信号转换设备A、射频/光信号转换设备B、射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D包含相同的射频/光信号转换架构；
所述射频/光信号转换架构包括光接口、高速逻辑电路、时频同步模块和多个射频/数字信号转换通道；所述光接口和时频同步模块均与高速逻辑电路连接，所述高速逻辑电路分别与每一个射频/数字信号转换通道连接；所述光接口包括光电转换模块，用于完成光信号和电信号之间的转换；
所述时频同步模块与高速逻辑电路连接，用于提供时频基准信号，实现各个射频/光信号转换设备之间的时频同步；
所述高速逻辑电路，用于完成信号的收发，并对光接口接收的数据进行时延波动补偿，使得传输时延为一稳定值。
4.根据权利要求3所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其特征在于：所述射频/数字信号转换通道包括射频收发装置、射频前端、模数转换器和数模转换器；
所述模数转换器的输入端通过射频前端连接到射频收发装置，模数转换器的输出端与高速逻辑电路连接，所述数模转换器的输入端与高速逻辑电路连接，数模转换器的输出端通过射频前端与射频收发装置连接；
所述射频收发装置，用于完成射频信号的接收和发射；
所述射频前端，用于对射频收发装置接收的射频信号进行放大、混频、滤波，转换为中频信号送至模数转换模块，并对数模转换模块送来的中频信号进行混频、滤波、放大，转换为射频信号传输给射频收发装置进行发送。
5.根据权利要求4所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其特征在于：
所述射频/光信号转换设备A中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与信关站建立连接，光接口连接到光交换机A；
所述射频/光信号转换设备B中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机B；
所述射频/光信号转换设备C中，每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与通信卫星建立连接，光接口连接到光交换机C；
所述射频/光信号转换设备D中，射频/数字信号转换通道与所述移动终端数目相同且一一对应；每一个射频/数字信号转换通道的射频收发装置均与对应的移动终端建立连接，光接口连接到光交换机D。
6.根据权利要求4所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连系统，其特征在于：所述射频收发装置包括天线或射频电缆接口。
7.一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，采用如权利要求1~6中任意一项所述的远程射频互连测试系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1.对测试系统进行布设并完成射频/光信号转换设备间的时频同步；
S2.在信关站的发送方向上进行信号传输与测试；
S3.在移动终端的发送方向上进行信号传输与测试。
8.根据权利要求7所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
设所述移动终端的个数为N，所述射频/光信号转换设备A中包含射频/数字信号转换通道A1~AN，射频/光信号转换设备B包含射频/数字信号转换通道B1~BN，射频/光信号转换设备C包含射频/数字信号转换通道C1~CN，射频/光信号转换设备D包含射频/数字信号转换通道D1~DN；
所述射频/光信号转换设备A位于信关站的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道A1~AN与信关站建立通信；所述移动终端设置于射频/光信号转换设备D的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道D1~DN各自与对应的移动终端建立连接；所述射频/光信号转换设备B和射频/光信号转换设备C位于通信卫星的信号覆盖范围内，且射频/数字信号转换通道B1~BN、射频/数字信号转换通道C1~CN分别与通信卫星建立连接；
按照所述远程射频互连测试系统进行完成系统布设；
系统布设完成后，启动系统中的所有设备，射频/光信号转换设备A~D中的时频同步模块进行时频同步，为射频/光信号转换设备A~D提供时频基准信号，使得射频/光信号转换设备A~D达到时间、频率同步。
9.根据权利要求7所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.信关站发射的N个通道射频信号分别经过信关站附近的射频/光信号转换设备A的射频/数字信号转换通道A1~AN放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备A中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机A，光交换机A通过光纤或商用数据专线将数据发送光交换机B，光交换机B将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B；
S202.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备A发送的数据包，射频/光信号转换设备B的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax1，Tmax1为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备A和射频/光信号转换设备B之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换后得到中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1~BN恢复出信关站发射的N个通道的射频信号；
S203.射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1~BN将射频/光信号转换设备B恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1~CN；
S204.通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1~CN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备C中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机C，光交换机C通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机D，光交换机D将数据通过光纤送至移动终端附近的射频/光信号转换设备D；
S205.射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备C发送的数据包，射频/光信号转换设备D的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1~DN恢复出通信卫星转发的N个通道的射频信号并分别送至N个移动终端。
10.根据权利要求7所述的一种用于卫星移动通信系统测试的射频互连方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.移动终端发射的N个通道射频信号分别经过移动终端覆盖范围内的射频/光信号转换设备D的射频/数字信号转换通道D1~DN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备D中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机D，光交换机D通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机C，光交换机C将数据通过光纤送至通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C；
S302.通信卫星覆盖范围内的射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路接收解析到接收的串行数据，得到射频/光信号转换设备D发送的数据包，射频/光信号转换设备C的高速逻辑电路中的时延校正模块将光接口接收到的数据包暂存于数据缓冲区中，延迟固定时间T后，再按照包序号和时间戳顺序从数据缓冲区中依次读出数据，并根据通道号，恢复N个通道的数字信号，使得射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的传输时延为一稳定值；其中，T>Tmax2，Tmax2为传输延时波动造成的射频/光信号转换设备C和射频/光信号转换设备D之间的最大传输时延；
高速逻辑电路对恢复的N个通道的数字信号依次进行插值、低通滤波、DA转换获得中频信号，再将中频信号上变频，最终在射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1~CN恢复出移动终端发射的N个通道的射频信号；
S303.射频/光信号转换设备C的射频/数字信号转换通道C1~CN将恢复出的N个通道射频信号通过电磁波或者电缆送至通信卫星，通信卫星将其转发后通过电磁波或者电缆送至射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1~BN；
S304. 通信卫星转发后的N个通道射频信号分别经过射频/光信号转换设备B的射频/数字信号转换通道B1~BN的射频前端放大，下混频得到N个中频信号，之后对中频信号进行AD转换、低通滤波、抽取、数字AGC、量化处理，得到N个通道数字信号；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将N个通道数字信号打包成数据包，每个数据包包括包头和数字信号，包头包括包序号、通道号、时间戳，所述时间戳为通道数据包打包时刻，发送端每发送一个数据包，包序号自增1；
射频/光信号转换设备B中的高速逻辑电路将所述数据包通过时分复用方法组成串行数据，通过光纤发送至光交换机B，交换机B通过光纤或商用数据专线将数据发送至光交换机A，光交换机A将数据通过光纤送至信关站覆盖范围内的射频/光信号转换设备A；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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