CN112087253B - 一种用于非对称pcma的卫星模拟器 - Google Patents

一种用于非对称pcma的卫星模拟器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器,该卫星模拟器包括:至少两路信号处理电路,至少两路信号分路电路,多用户铰链关系模拟模块以及接口处理与综合控制模块;接口处理与综合控制模块,用于调整每路信号处理电路的信号处理参数;每路信号处理电路,用于将多路信号波束合并转换得到数字信号,根据信号处理参数对数字信号进行处理;所述用户铰链关系模拟模块,用于确定用户的链路信息,根据链路信息将处理后的信号转发给一路信号分路电路;每路信号分路电路,用于接收处理后的信号,将处理后的信号进行变频转换处理,并将变频后的模拟信号进行分路处理。本申请填补了分布式HTS通信系统的卫星模拟器空白的技术问题。

Description

一种用于非对称PCMA的卫星模拟器
技术领域
本申请涉及卫星模拟技术领域,尤其涉及一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器。
背景技术
分布式高通量卫星(High Throughput Satellite,HTS)通信系统中用户终端是通过外空间卫星转发器进行通信的,由于在通信过程中完全依赖于卫星空间资源,但是鉴于现有星上空间资源不足,可以增加一倍系统容量的成对载波多址(paired carriermultiple access,PCMA)被应用于HTS通信系统中。由于在真实卫星上进行试验难度大、成本高,为了提高研发的分布式HTS通信产品的效率及质量,需要能真实、稳定模拟卫星上多用户铰链的卫星模拟器。
参见图1,目前传统的卫星模拟器进行信号转发的过程为:通过合路器将多路信号波束合路为一路信号,然后通过放大器将信号放大以及通过衰减器调整放大后的信号大小,然后将调整后的信号输入到开关矩阵,其中,开关矩阵包括单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、单刀双掷开关3、单刀双掷开关4、2端口合路器以及2端口分路器,然后控制开关矩阵中单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、单刀双掷开关3、单刀双掷开关4的连接实现信号的转发,再通过放大器、衰减器以及分路器将信号分为多路信号波束发射出去。
由于分布式HTS通信系统中,同波束下可以允许关口站和用户间同频收发,或者用户和用户之间频率复用,使得卫星模拟器不仅需要在不同的场景动态调整信号的幅度、频率以及信噪比等参数,还需要模拟同频或不同波束间的干扰等复杂情况,而传统的卫星模拟器一方面通过衰减器来调整信号的参数基本不能满足参数调整的需求,另一方面不能模拟同频或不同波束间的干扰等复杂情况,使得其不能适用于分布式HTS通信系统,因此,如何研制出适用于分布式HTS通信系统的卫星模拟器成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请解决的技术问题是:针对现有技术中缺少适用于分布式HTS通信系统卫星模拟器的问题,提供了一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器,本申请实施例所提供的方案中,通过接口处理与综合控制模块来调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,以及通过多用户铰链关系模拟模块来实现信号的转发,不仅能实现分布式HTS通信系统中信号的转发功能,还支持对转发后的每路信号波束的数量、每个波束的增益、频率以及信噪比等参数进行动态以及独立配置,进而提高了卫星模拟器的适用性,以及能够有效支持跨波束之间铰链关系模拟和有效支持分布式HTS系统多波束灵活管理应用场景。
第一方面,本申请实施例提供一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器,该模拟器包括:至少两路信号处理电路,至少两路信号分路电路,多用户铰链关系模拟模块以及接口处理与综合控制模块;其中,
所述接口处理与综合控制模块,与所述至少两路信号处理电路连接,用于调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,其中,所述信号处理参数包括增益参数、频率参数以及信噪比参数;
每路所述信号处理电路,用于将多路信号波束合并为一路模拟信号,将所述模拟信号转换为数字信号,并根据所述信号处理参数对所述数字信号进行变频滤波处理、幅频以及加噪处理得到处理后的信号;
所述用户铰链关系模拟模块,一端与所述至少两路信号处理电路连接,另一端与所述至少两路信号分路电路连接,用于确定用户的链路信息,根据所述链路信息将每路所述处理后的信号转发给一路所述信号分路电路;
每路所述信号分路电路,用于接收所述处理后的信号,将所述处理后的信号进行上变频以及数/模转换处理得到变频后的模拟信号,并将所述变频后的模拟信号分路为多路信号波束发射出去。
可选地,所述每路信号处理电路包括:依次连接的合路器、AD采样模块、数字变频滤波处理模块、幅频控制模块以及加噪处理模块;
所述每路信号分路电路包括:依次连接的上变频及DA处理模块、分路器。
可选地,所述接口处理与综合控制模块通过RS232接口分别与所述每路信号处理电路中的数字变频滤波处理模块、幅频控制模块以及加噪处理模块连接。
可选地,所述接口处理与综合控制模块,具体用于:
接收所述每路信号分路电路发送所述数字信号,并根据所述数字信号确定信号幅度、频率以及信噪比;
判断所述信号幅度、频率以及信噪比是否满足预设幅频条件;
若不满足,则调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,并所述调整后的信号处理参数发送给所述数字变频滤波处理模块、所述幅频控制模块以及所述加噪处理模块。
可选地,所述用户铰链关系模拟模块,具体用于:
确定天线方向图以及所述多个终端的位置信息,并根据所述天线方向图以及所述位置信息确定所述多路信号波束之间的干扰信息;
根据所述干扰信息进行参数配置,并根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息。
可选地,所述配置后的参数包括关口参数;
根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息:若所述关口参数包括关口损坏或关口迁移,则调整预设的铰链信息,并将所述调整后的铰链信息作为所述铰链信息;否则,将所述预设的铰链信息作为所述铰链信息。
可选地,所述用户铰链关系模拟模块包括:多波束间干扰模拟子模块,用于模拟所述多路信号波束转发时的交调干扰。
可选地,还包括:输入接口和输出接口,其中,
所述输入接口与所述至少两路信号处理电路连接,用于将所述多个终端发送的信号传输给所述至少两路信号处理电路;
所述输出接口与所述至少两路信号分路电路连接,用于将分路后的多路信号输出。
可选地,所述输入接口和所述输出接口均为SMA接口。
与现有技术相比,本申请有益效果如下:
1、本申请实施例所提供的方案中,通过接口处理与综合控制模块来调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,以及通过多用户铰链关系模拟模块来实现信号的转发,不仅能实现分布式HTS通信系统中信号的转发功能,还支持对转发后的每路信号波束的数量、每个波束的增益、频率以及信噪比等参数进行动态以及独立配置,进而提高了卫星模拟器的适用性。
2、本申请实施例所提供的方案中,多用户铰链关系模拟模块确定天线方向图以及所述多个终端的位置信息,并根据所述天线方向图以及所述位置信息确定所述多路信号波束之间的干扰信息;根据所述干扰信息进行参数配置,并根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息。因此,本申请实施例所提供的方案中,卫星模拟器支持的可配置参数全面包括卫星常用增益、频率、噪声、波束数量,随着场景变化的铰链关系配置,可模拟大多数卫星通信系统星上转发功能。
3、本申请实施例所提供的方案中,卫星模拟器通过多用户铰链关系模拟能够有效支持跨波束之间铰链关系模拟,以及有效支持分布式HTS系统多波束灵活管理应用场景。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种传统的卫星载荷模拟器的结构示意图;
图2为本申请实施例所提供的一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的方案中,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器做进一步详细的说明,参见图2,该模拟器具体可以包括:至少两路信号处理电路1,至少两路信号分路电路2,多用户铰链关系模拟模块3以及接口处理与综合控制模块4;其中,
所述接口处理与综合控制模块4,与所述至少两路信号处理电路1连接,用于调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,其中,所述信号处理参数包括增益参数、频率参数以及信噪比参数;
每路所述信号处理电路1,用于将多路信号波束合并为一路模拟信号,将所述模拟信号转换为数字信号,并根据所述信号处理参数对所述数字信号进行变频滤波处理、幅频以及加噪处理得到处理后的信号;
所述用户铰链关系模拟模块3,一端与所述至少两路信号处理电路1连接,另一端与所述至少两路信号分路电路2连接,用于确定用户的链路信息,根据所述链路信息将每路所述处理后的信号转发给一路所述信号分路电路;
每路所述信号分路电路2,用于接收所述处理后的信号,将所述处理后的信号进行上变频以及数/模转换处理得到变频后的模拟信号,并将所述变频后的模拟信号分路为多路信号波束发射出去。
在本申请实施例所提供的方案中,每路信号处理电路以及每路信号分路电路的组成有多种形式,下面以一种较佳的为例进行说明。
在一种可能实现的方式中,所述每路信号处理电路1包括:依次连接的合路器11、AD采样模块12、数字变频滤波处理模块13、幅频控制模块14以及加噪处理模块15;
所述每路信号分路电路2包括:依次连接的上变频及DA处理模块21、分路器22。
具体的,合路器11用于接收多路信号波束,并将多路信号波束合并为一路模拟信号;AD采样模块12用于将模拟信号转换为数字信号;数字变频滤波处理模块13用于数字信号进行变频滤波处理得到滤波后的信号;幅频控制模块14用于调节控制滤波后的信号幅度以及频率;加噪处理模块15用于将调整后的信号加入噪声信号调整信号的信噪比得到处理后的信号。上变频及DA处理模块21用于接收处理后的信号,将所述处理后的信号进行上变频以及数/模转换处理得到变频后的模拟信号;分路器22用于将变频后的模拟信号分路为多路信号波束发射出去。
进一步,在一种可能实现的方式中,所述接口处理与综合控制模块4通过RS232接口分别与所述每路信号处理电路1中的数字变频滤波处理模块13、幅频控制模块14以及加噪处理模块15连接。
进一步,为了动态调整信号的幅频以及信噪比等参数,在一种可能实现的方式中,所述接口处理与综合控制模块4,具体用于:接收所述每路信号分路电路发送所述数字信号,并根据所述数字信号确定信号幅度、频率以及信噪比;判断所述信号幅度、频率以及信噪比是否满足预设幅频条件;若不满足,则调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,并所述调整后的信号处理参数发送给所述数字变频滤波处理模块、所述幅频控制模块以及所述加噪处理模块。
本申请实施例所提供的方案中,通过接口处理与综合控制模块来调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,以及通过多用户铰链关系模拟模块来实现信号的转发,不仅能实现分布式HTS通信系统中信号的转发功能,还支持对转发后的每路信号波束的数量、每个波束的增益、频率以及信噪比等参数进行动态以及独立配置。
进一步,在一种可能实现的方式中,所述用户铰链关系模拟模块3,具体用于:确定天线方向图以及所述多个终端的位置信息,并根据所述天线方向图以及所述位置信息确定所述多路信号波束之间的干扰信息;根据所述干扰信息进行参数配置,并根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息。
进一步,在一种可能实现的方式中,所述配置后的参数包括关口参数;
根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息:若所述关口参数包括关口损坏或关口迁移,则调整预设的铰链信息,并将所述调整后的铰链信息作为所述铰链信息;否则,将所述预设的铰链信息作为所述铰链信息。
例如,若需要模拟分布式系统时,可以将每个波束看作1个关口站和多个用户的通信网,这时铰链关系通过综合控制模块配置为模式1;若需要模拟TDMA系统时可以将波束1当成关口站和波束2中的多个用户组成通信网,这时的铰链关系可以配置为模式2;若需要模拟分布式系统中波束2关口站失效时需要将波束2的用户交给波束1关口站管理时,铰链关系配置为模式3等等。铰链关系的模式和场景一一对应,模拟的场景确定好后,铰链关系一般不会在改变。
进一步,本申请实施例所提供的方案中,卫星模拟器还适用于PCMA跨波束场景,即分布式系统中某个波束下关口站失效需要托管该波束下的用户,此时的铰链关系其实是把这些用户放到关口站好的波束下。用户铰链关系模拟模块3也是可以在FPGA中实现的,假如,若要模拟波束1需要铰链到波束2输出,可以控制FPGA内部状态机将波束1信号通过波束2输出。控制信号配置指令都是可以通过上位机用232串口下达的。假如,若要模拟跨波束铰链关系,则配置内部状态机将波束2信号与波束1信号相加通过波束1输出。
进一步,在一种可能实现的方式中,所述用户铰链关系模拟模块3包括:多波束间干扰模拟子模块31,用于模拟所述多路信号波束转发时的交调干扰。
在一种可能实现的方式中,还包括:输入接口5和输出接口6,其中,
所述输入接口5与所述至少两路信号处理电路1连接,用于将所述多个终端发送的信号传输给所述至少两路信号处理电路1;
所述输出接口6与所述至少两路信号分路电路2连接,用于将分路后的多路信号输出。
在一种可能实现的方式中,所述输入接口5和所述输出接口6均为SMA接口。
本申请实施例所提供的方案中,通过接口处理与综合控制模块来调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,以及通过多用户铰链关系模拟模块来实现信号的转发,不仅能实现分布式HTS通信系统中信号的转发功能,还支持对转发后的每路信号波束的数量、每个波束的增益、频率以及信噪比等参数进行动态以及独立配置,进而提高了卫星模拟器的适用性,以及能够有效支持跨波束之间铰链关系模拟和有效支持分布式HTS系统多波束灵活管理应用场景。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于非对称PCMA的卫星载荷模拟器,其特征在于,包括:至少两路信号处理电路,至少两路信号分路电路,多用户铰链关系模拟模块以及接口处理与综合控制模块;其中,
所述接口处理与综合控制模块,与所述至少两路信号处理电路连接,用于调整每路信号处理电路的信号处理参数,其中,所述信号处理参数包括增益参数、频率参数以及信噪比参数;
每路所述信号处理电路,用于将多路信号波束合并为一路模拟信号,将所述模拟信号转换为数字信号,并根据所述信号处理参数对所述数字信号进行变频滤波处理、幅频以及加噪处理得到处理后的信号;
所述多用户铰链关系模拟模块,一端与所述至少两路信号处理电路连接,另一端与所述至少两路信号分路电路连接,用于确定用户的链路信息,根据所述链路信息将每路所述处理后的信号转发给一路所述信号分路电路;
每路所述信号分路电路,用于接收所述处理后的信号,将所述处理后的信号进行上变频以及数/模转换处理得到变频后的模拟信号,并将所述变频后的模拟信号分路为多路信号波束发射出去。
2.如权利要求1所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述每路信号处理电路包括:依次连接的合路器、AD采样模块、数字变频滤波处理模块、幅频控制模块以及加噪处理模块;
所述每路信号分路电路包括:依次连接的上变频及DA处理模块、分路器。
3.如权利要求2所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述接口处理与综合控制模块通过RS232接口分别与所述每路信号处理电路中的数字变频滤波处理模块、幅频控制模块以及加噪处理模块连接。
4.如权利要求3所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述接口处理与综合控制模块,具体用于:
接收所述每路信号分路电路发送所述数字信号,并根据所述数字信号确定信号幅度、频率以及信噪比;
判断所述信号幅度、频率以及信噪比是否满足预设幅频条件;若不满足,则调整所述每路信号处理电路的信号处理参数,并所述调整后的信号处理参数发送给所述数字变频滤波处理模块、所述幅频控制模块以及所述加噪处理模块。
5.如权利要求1~4任一项所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述多用户铰链关系模拟模块,具体用于:
确定天线方向图以及所属多个终端的位置信息,并根据所述天线方向图以及所述位置信息确定所述多路信号波束之间的干扰信息;
根据所述干扰信息进行参数配置,并根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息。
6.如权利要求5所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述配置后的参数包括关口参数;
根据配置后的参数确定信号波束间的铰链信息:若所述关口参数包括关口损坏或关口迁移,则调整预设的铰链信息,并将所述调整后的铰链信息作为所述铰链信息;否则,将所述预设的铰链信息作为所述铰链信息。
7.如权利要求6所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述多用户铰链关系模拟模块包括:多波束间干扰模拟子模块,用于模拟所述多路信号波束转发时的交调干扰。
8.如权利要求1~4任一项所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,还包括:输入接口和输出接口,其中,
所述输入接口与所述至少两路信号处理电路连接,用于将所属多个终端发送的信号传输给所述至少两路信号处理电路;
所述输出接口与所述至少两路信号分路电路连接,用于将分路后的多路信号输出。
9.如权利要求8所述的卫星载荷模拟器,其特征在于,所述输入接口和所述输出接口均为SMA接口。
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