CN113839722B - 用于测试卫星通信系统性能的系统及方法、装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及卫星通信技术领域，公开一种用于测试卫星通信系统性能的系统，包括：测试卫星、用户终端、信关站、用户链路信道模拟及切换装置和馈电链路信道模拟及切换装置。通过测试卫星、用户终端、信关站建立卫星通信系统，在测试卫星与用户终端之间设置用户链路信道模拟及切换装置，并在测试卫星与信关站之间设置馈电链路信道模拟及切换装置，通过用户链路信道模拟及切换装置和馈电链路信道模拟及切换装置切换不同的信道，以模拟测试卫星移动时卫星信道及信关站信道的改变，进而通过用户终端或信关站生成并传输信号，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。本申请还公开一种用于测试卫星通信系统性能的方法、装置和电子设备。

Description

用于测试卫星通信系统性能的系统及方法、装置

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，例如涉及一种用于测试卫星通信系统性能的系统及方法、装置、电子设备。

背景技术

卫星通信系统通常由信关站、卫星和用户终端组成，是一种利用卫星通信载荷作为通信载体，实现地面和空中、地面和地面通信的有效手段。它能够为陆地、海洋和天空等各类用户提供信息网络服务，具有广泛的应用场景。对卫星通信系统的位置信息、安全性以及业务连续性方面的管理称为卫星通信系统的移动性管理。对于中低轨道卫星而言，它的移动速度和地球自转的速度并不一，由于它不断地快速移动，使得卫星的波束信道的覆盖区域以及用户终端、信关站的接入位置不断变化，进而影响通信服务的连续性和可靠性。因此，卫星通信系统的移动性管理是组建卫星通信系统的关键技术之一。但是，目前缺乏对卫星通信系统移动性的管理性能进行测试的方法。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于测试卫星通信系统性能的系统及方法、装置、电子设备，以能够对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

在一些实施例中，用于测试卫星通信系统性能的系统，包括：测试卫星，设置有多个卫星信道；用户终端，用于生成反向链路信号并通过所述测试卫星的卫星信道发送所述反向链路信号给信关站；所述信关站，用于生成前向链路信号并通过所述测试卫星的卫星信道发送所述前向链路信号给所述用户终端；所述信关站设置有多个信关站信道；用户链路信道模拟及切换装置，一端连接所述用户终端，所述用户链路信道模拟及切换装置的另一端连接所述测试卫星；所述用户链路信道模拟及切换装置用于模拟所述测试卫星及所述用户终端的移动引起的信道变化，并切换所述卫星信道；馈电链路信道模拟及切换装置，一端连接所述信关站，所述馈电链路信道模拟及切换装置的另一端连接所述测试卫星；所述馈电链路信道模拟及切换装置用于模拟所述测试卫星的移动引起的信道变化，并切换所述卫星信道和/或所述信关站信道。

在一些实施例中，用于测试卫星通信系统性能的方法，所述方法基于上述的用于测试卫星通信系统性能的系统实现，所述方法包括：在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换；获取所述用户终端和所述信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号；对所述发送信号和所述接收信号进行信号分析，获得分析结果；根据所述分析结果获取测试结果。

在一些实施例中，用于测试卫星通信系统性能的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行上述用于测试卫星通信系统性能的方法。

在一些实施例中，电子设备包括上述用于测试卫星通信系统性能的装置。

本公开实施例提供的用于测试卫星通信系统性能的系统及方法、装置、电子设备，可以实现以下技术效果：通过测试卫星、用户终端、信关站建立卫星通信系统，在用户终端与信关站之间通过卫星信道进行信号传输，通过在测试卫星与用户终端之间设置用户链路信道模拟及切换装置来切换卫星信道，并在测试卫星与信关站之间设置馈电链路信道模拟及切换装置来切换卫星信道和/或所述信关站信道，以模拟测试卫星移动时卫星信道和信关站信道的改变，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个用于测试卫星通信系统性能的系统的示意图；

图2是本公开实施例提供的另一个用于测试卫星通信系统性能的系统的示意图；

图3-1是本公开实施例提供的一个用于测试卫星通信系统性能的系统的用户链路的示意图；

图3-2是本公开实施例提供的另一个用于测试卫星通信系统性能的系统的用户链路的示意图；

图4-1是本公开实施例提供的一个用于测试卫星通信系统性能的系统的馈电链路的示意图；

图4-2是本公开实施例提供的另一个用于测试卫星通信系统性能的系统的馈电链路的示意图；

图5是本公开实施例提供的一个用于测试卫星通信系统性能的方法的示意图；

图6是本公开实施例提供的一个用于测试卫星通信系统性能的装置的示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，A与B相对应指的是A与B之间是一种关联关系或绑定关系。

对于卫星通信系统，需要布置几十、几百甚至几千颗卫星用于覆盖全球通信区域。由于卫星高速移动，卫星通信过程中，会频繁地进行切换。频繁的切换会带来用户数据传输的中断、时延等，而且会使得卫星通信系统的开销和复杂度增大，恶劣的情况下会引起链路中断，严重影响通信服务的质量。

用于测试卫星通信系统移动性管理性能的系统需模拟不同的切换场景，模拟的切换场景包括：用户链路星内波束切换场景、用户链路星间切换场景、馈电链路星间切换场景和馈电链路信关站间切换。

在用户链路星内波束切换场景下，为了增加覆盖，单个测试卫星通常支持多个卫星信道，不同卫星信道间工作频段不同，覆盖范围也不同。此外除了频分复用，在一些卫星设计方案中，还采用空分复用的方式增加卫星信道。而随着测试卫星的运动，卫星信道的覆盖区域随之移动，用户终端需要在不同卫星信道间进行切换。

在用户链路星间切换场景下，随着测试卫星的移动，覆盖用户终端的卫星信道由从一个卫星更换为另一个卫星，引起用户链路在不同的测试卫星间切换，即用户终端在不同测试卫星的覆盖范围之间进行切换。

在馈电链路星间切换场景下，随着测试卫星的移动，覆盖信关站的卫星信道从一个卫星更换为另一个卫星，引起馈电链路在不同的卫星间切换，即信关站在不同卫星的覆盖范围之间进行切换。

在馈电链路信关站间切换场景下，测试卫星在运动过程中，会从一个信关站的服务范围，进入到另一个信关站的服务范围。在这个过程中，馈电链路会在信关站间的切换。

结合图1所示，本公开实施例提供一种用于测试卫星通信系统性能的系统，包括测试卫星101、用户终端102、信关站103、用户链路信道模拟及切换装置104和馈电链路信道模拟及切换装置105。测试卫星101设置有多个卫星信道。用户终端102用于生成反向链路信号并通过测试卫星的卫星信道发送反向链路信号给信关站103。信关站103用于生成前向链路信号并通过测试卫星的卫星信道发送前向链路信号给用户终端102；信关站103设置有多个信关站信道。用户链路信道模拟及切换装置104一端连接用户终端，用户链路信道模拟及切换装置104的另一端连接测试卫星；用户链路信道模拟及切换装置用于模拟测试卫星及用户终端的移动引起的信道变化，并切换卫星信道。馈电链路信道模拟及切换装置105一端连接信关站，馈电链路信道模拟及切换装置105的另一端连接测试卫星；馈电链路信道模拟及切换装置用于模拟测试卫星的移动引起的信道变化，并切换卫星信道和/或信关站信道。

采用本公开实施例提供的用于测试卫星通信系统性能的系统，通过测试卫星、用户终端、信关站建立卫星通信系统，在用户终端与信关站之间通过卫星信道进行信号传输，通过在测试卫星与用户终端之间设置用户链路信道模拟及切换装置来切换卫星信道，并在测试卫星与信关站之间设置馈电链路信道模拟及切换装置来切换卫星信道和/或所述信关站信道，以模拟测试卫星移动时卫星信道和信关站信道的改变，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

在一些实施例中，用户终端具备终端语音、互联网接入等业务功能；用户终端支持卫星波束搜索、跟踪功能，并支持波束切换、卫星切换、信关站切换功能。

在一些实施例中，测试卫星具有多个波束，波束覆盖的区域随着卫星的运动而移动，用户终端随之从一个波束切换到另一波束。

在一些实施例中，信关站具备馈电链路信号的收发、调制解调、信令及业务协议处理等功能，不仅具备多用户终端并发接入和处理能力，还具备移动性管理能力。

在一些实施例中，用户链路信道模拟及切换装置或馈电链路信道模拟及切换装置可实现多路信号通路，用于实现多种场景的路径切换。用户链路信道模拟及切换装置用于将用户终端在不同测试卫星或同一测试卫星的不同卫星信道间切换。馈电链路信道模拟及切换装置用于实现馈电链路星间切换、馈电链路信关站间切换。

可选地，测试卫星、用户终端、信关站、用户链路信道模拟及切换装置和馈电链路信道模拟及切换装置之间的连接材料为射频线缆。

结合图2所示，可选地，测试卫星包括第一卫星载荷1011和第二卫星载荷1012；第一卫星载荷1011设置有第一卫星信道和第二卫星信道，第二卫星载荷1012设置有第三卫星信道，第一卫星信道和第二卫星信道为第一卫星载荷的不同波束信道。用户链路信道模拟及切换装置包括用户链路信道模拟器1041、第一功率控制模块1042和第一切换模块1043；第一功率控制模块用于控制信道的功率；用户终端102依次通过第一功率控制模块1042、第一切换模块1043连接用户链路信道模拟器1041；用户链路信道模拟器1041连通第一卫星载荷1011的第一卫星信道和第二卫星信道；用户链路信道模拟器1041还连通第二卫星载荷1012的第三卫星信道。

可选地，第一卫星载荷1011设置有第四卫星信道，第二卫星载荷1012设置有第五卫星信道；信关站103包括第一子信关站1031和第二子信关站1032，第一子信关站1031设置有第一信关站信道，第二子信关站1032设置有第二信关站信道；馈电链路信道模拟及切换装置包括馈电链路模拟器1051、第二功率控制模块1052和第二切换模块1053；第二功率控制模块用于控制信道的功率；第二功率控制模块1052通过第二切换模块1053连接馈电链路模拟器1051，馈电链路模拟器1051连通第一卫星载荷1011的第四卫星信道；馈电链路模拟器1051还连通第二卫星载荷1012的第五卫星信道；第二功率控制模块1052连通第一子信关站1031的第一信关站信道，第二功率控制模块1052还连通第二子信关站1032的第二信关站信道。

通过用户终端、第一卫星载荷、第二卫星载荷、第一子信关站和第二子信关站构成卫星通信系统。用户链路信道模拟器用于模拟用户终端与第一卫星载荷、第二卫星载荷之间的星地信道链路环境，以及测试卫星高速移动带来的信道实时变化，同时可模拟用户终端的移动。馈电链路信道模拟器用于模拟第一卫星载荷、第二卫星载荷与第一子信关站、第二子信关站之间的星地信道链路环境，以及测试卫星高速移动带来的信道实时变化。用户链路信道模拟及切换装置用于实现用户链路波束切换、星间切换。馈电链路信道模拟及切换装置用于实现馈电链路星间切换、信关站间切换。

可选地，用户链路信道模拟器用于模拟用户终端与测试卫星之间各信道的信道参数。可选地，馈电链路信道模拟器用于模拟信关站与测试卫星之间各信道的信道参数。可选地，信道参数包括信道特性和环境参数；其中，信道特性包括传播时延、时延变化率、多普勒频移、多普勒码偏、自由空间损耗、大气吸收、云雨衰落、多径衰落等中的一种或多种，环境参数包括轨道高度、载波频段，波束特性、天气、地理环境等中的一种或多种。可选地，通过在用户链路信道模拟器或馈电链路信道模拟器内加载卫星星历信息，可以模拟多颗卫星运动，开展卫星高速运动状态下的系统移动性管理性能验证。例如，在用户链路信道模拟器或馈电链路信道模拟器内加载第一卫星载荷和第二卫星载荷的星历信息，以模拟第一卫星载荷和第二卫星载荷的移动。

结合图3-1所示，可选地，第一功率控制模块1042为第一衰减器，第一切换模块为第一切换开关10431，用户终端102依次通过第一功率控制模块1042、第一切换开关10431连接用户链路信道模拟器1041；用户链路信道模拟器1041连通第一卫星载荷1011的第一卫星信道和第二卫星信道；用户链路信道模拟器1041还连通第二卫星载荷1012的第三卫星信道。用户链路信道模拟及切换装置通过第一切换开关10431进行第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道之间的切换。

这样，通过第一切换开关通断，能够实现多条用户链路之间的切换。同时，通过第一衰减器，能够保证链路功率在可控范围内。

在一些实施例中，为了便于切换，通常使用通过软件控制的程控开关作为第一切换开关。在一些实施例中，通过软件控制程控开关进行用户链路的通信信道的切换。

在一些实施例中，在用户链路星内波束切换场景下，第一切换开关首先处于通道1连通，用户终端连接至第一卫星载荷的第一卫星信道。随后，设置第一切换开关的通道2连通，用户终端切换至第一卫星载荷的第二卫星信道。

在一些实施例中，在用户链路星间切换场景下，第一切换开关首先处于通道1连通，用户终端连接至第一卫星载荷。随后，设置第一切换开关的通道3连通，用户终端切换至第二卫星载荷。

结合图3-2所示，可选地，第一功率控制模块1042为第一衰减器，第一切换模块为第一功率分配器10432，用户终端102依次通过第一功率控制模块1042、第一功率分配器10432连接用户链路信道模拟器1041；用户链路信道模拟器1041连通第一卫星载荷1011的第一卫星信道和第二卫星信道；用户链路信道模拟器1041还连通第二卫星载荷1012的第三卫星信道。用户链路信道模拟及切换装置通过用户链路信道模拟器调节第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道的信号强度，以进行第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道之间的切换。第一功率分配器能够将不同卫星载荷，以及同一卫星载荷不同卫星信道的多条下行信号路径合并连接至用户终端，同时能够将用户终端的上行信号分为多路，连接至不同卫星载荷及同一卫星载荷的不同卫星信道。同时，通过第一衰减器，能够保证链路功率在可控范围内。

在一些实施例中，在用户链路星内波束切换场景下， 1-2、1-3两个通道分别连接第一卫星载荷的第一卫星信道和第二卫星信道。随着一个卫星信道的波束信号变强、另一个卫星信道的波束信号变弱，用户终端在第一卫星载荷的两个卫星信道中进行切换。在此过程中，1-4通道连接第二卫星载荷，由于第二卫星载荷不发射信号，因此不会影响测试。

在一些实施例中，在用户链路星间切换场景下，1-2、1-4两个通道分别连接第一卫星载荷的第一卫星信道和第二卫星载荷的第三卫星信道。随着一个卫星载荷的信号变强、另一个卫星载荷的信号变弱，用户终端在第一卫星信道和第三卫星信道之间进行切换。在此过程中，1-3通道连接第一卫星载荷的第二卫星信道，由于此波束不发射信号，因此不会影响测试。

结合图4-1所示，可选地，第二功率控制模块包括第二衰减器10521和第三衰减器10522；第二切换模块包括第二切换开关10531和第三切换开关10532；第二衰减器10521依次通过第三切换开关10532和第二切换开关10531连接馈电链路信道模拟器1051；第三衰减器10522依次通过第三切换开关10532和第二切换开关10531连接馈电链路信道模拟器1051；馈电链路信道模拟器1051连通第一卫星载荷1011的第四卫星信道，馈电链路信道模拟器1051还连通第二卫星载荷1012的第五卫星信道；第二衰减器10521连通第一子信关站1031的第一信关站信道，第三衰减器10522连通第二子信关站1032的第二信关站信道；馈电链路信道模拟及切换装置通过第二切换开关10531进行第四卫星信道和第五卫星信道之间的切换；馈电链路信道模拟及切换装置通过第三切换开关10532进行第一信关站信道和第二信关站信道之间的切换。这样，馈电链路信道模拟及切换装置内部使用两级开关，通过切换开关通断，可实现第一卫星载荷与第二卫星载荷之间的切换，以及第一子信关站与第二子信关站之间的切换。同时，通过设置第二衰减器和第三衰减器，保证馈电链路的信道的信号功率在可控范围内。

在一些实施例中，为了便于切换，通常使用通过软件控制的程控开关作为第一切换开关。在一些实施例中，通过软件控制程控开关进行馈电链路的通信信道的切换。

在一些实施例中，在馈电链路星间切换场景下，先设置第二切换开关处于通道1连通，并设置第三切换开关处于通道3连通，使得第一卫星载荷连接至第一子信关站。随后，设置第二切换开关处于通道2连通，使得第二卫星载荷连接至第一子信关站。

在一些实施例中，在馈电链路信关站间切换场景下，先设置第二切换开关处于通道1连通，并设置第三切换开关处于通道3连通，使得第一卫星载荷连接至第一子信关站。随后，设置第三切换开关处于通道4连通，使得第一卫星载荷连接至第二子信关站。

结合图4-2所示，可选地，第二功率控制模块包括第二衰减器10521和第三衰减器10522；第二切换模块包括第二功率分配器10533和第三功率分配器10534；第二衰减器10521依次通过第三功率分配器10534和第二功率分配器10533连接馈电链路信道模拟器1051；第三衰减器10522依次通过第三功率分配器10534和第二功率分配器10533连接馈电链路信道模拟器1051；馈电链路信道模拟器1051连通第一卫星载荷1011的第四卫星信道，馈电链路信道模拟器1051还连通第二卫星载荷1012的第五卫星信道；第二衰减器10521连通第一子信关站1031的第一信关站信道，第三衰减器10522连通第二子信关站1032的第二信关站信道；馈电链路信道模拟及切换装置通过馈电链路信道模拟器调节第四卫星信道和第五卫星信道的信号强度，以进行第四卫星信道和第五卫星信道之间的切换；馈电链路信道模拟及切换装置通过馈电链路信道模拟器调节第一信关站信道和第二信关站信道的信号强度，以进行第一信关站信道和第二信关站信道之间的切换。这样，馈电链路信道模拟及切换装置内部使用两级功率分配器，通过第二功率分配器和第三功率分配器串联，能够将第一卫星载荷和第二卫星载荷的信号合并发送至信关站，同时能够将第一子信关站和第二子信关站的前向链路信号分为多路，连接至第一卫星载荷、第二卫星载荷。同时，通过设置第二衰减器和第三衰减器，保证馈电链路的信道的信号功率在可控范围内。

在一些实施例中，在馈电链路星间切换场景下，1-3、2-3两个通路将第一卫星载荷和第二卫星载荷经过馈电链路信道模拟器后的信号合路，合路后的信号经过4-5通路传输至第一子信关站。随着一个卫星载荷的信号变强、另一个卫星载荷的信号变弱，第一子信关站在第一卫星载荷和第二卫星载荷之间进行切换。在此过程中，第二子信关站处于非激活状态。

在一些实施例中，在馈电链路信关站间切换场景下，第一卫星载荷的信号经过1-3通路到达第三功率分配器，并通过4-5通路到达第一子信关站。随着一个信关站信道的信号变强、另一个信关站信道的信号变弱，第一卫星载荷在第一子信关站和第二子信关站进行切换。在此过程中，第二卫星载荷处于非激活状态。

结合图5所示，本公开实施例提供一种用于测试卫星通信系统性能的方法，该方法基于上述用于测试卫星通信系统性能的系统实现，该方法包括：

步骤S501，在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换；

步骤S502，获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号；

步骤S503，对发送信号和接收信号进行信号分析，获得分析结果；

步骤S504，根据分析结果获取测试结果。

采用本公开实施例提供的用于测试卫星通信系统性能的方法，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，对发送信号和接收信号进行信号分析，根据获得的分析结果获取测试结果。这样，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，以模拟测试卫星移动时卫星信道及信关站信道的改变，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，根据发送信号和接收信号获得分析结果，进而根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。并且，通过卫星通信系统能够建立语音、数据、互联网、物联网等不同的卫星通信场景，在不同场景下模拟注册、激活、寻呼、随机接入等不同的协议流程，并对这些流程中的系统性能开展验证，扩大了该卫星通信系统的测试适用范围。

可选地，分析结果包括信号传输速率、信号质量、信号时延、切换请求时延、覆盖用户数量、场景切换成功率等中的一个或多个。

可选地，根据分析结果获取测试结果，包括：在预设的测试结果数据库中匹配出分析结果对应的测试结果；在测试结果数据库中储存有分析结果和测试结果之间的对应关系。

可选地，在用户终端作为发送端的情况下，信关站为接收端；用户终端生成发送信号并通过测试卫星发送给信关站；信关站将接收到的信号作为接收信号。

可选地，在信关站作为发送端的情况下，用户终端为接收端；信关站生成发送信号并通过测试卫星发送给用户终端；用户终端将接收到的信号作为接收信号。

可选地，在第一切换模块为第一切换开关的情况下，在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，包括：在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中，通过第一切换开关进行用户链路的通信信道的切换。

在一些实施例中，为了便于切换，通常使用通过软件控制的程控开关作为第一切换开关。在一些实施例中，通过软件控制程控开关进行用户链路的通信信道的切换。

可选地，通过第一切换开关进行用户链路的通信信道的切换，包括：通过第一切换开关切换用户链路的通信信道至第一卫星信道；在预设时间段后，通过第一切换开关将第一卫星信道切换至第二卫星信道。这样，由于第一卫星信道和第二卫星信道为第一卫星载荷的不同波束信道，通过第一切换开关将第一卫星信道切换至第二卫星信道以测试用户链路的星内波束切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，通过第一切换开关进行用户链路的通信信道的切换，包括：通过第一切换开关切换用户链路的通信信道至第一卫星信道；在预设时间段后，通过第一切换开关将第一卫星信道切换至第三卫星信道。这样，由于第一卫星信道和第三卫星信道为不同卫星载荷的信道，通过第一切换开关将第一卫星信道切换至第三卫星信道以测试用户链路的星间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，在第一切换模块为第一功率分配器的情况下，在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，包括：在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中，通过用户链路信道模拟器进行用户链路的通信信道的切换。

可选地，通过用户链路信道模拟器进行用户链路的通信信道的切换，包括：通过用户链路信道模拟器根据第一预设规则调节第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道的信号强度，以切换用户链路的通信信道至第一卫星信道；在预设时间段后，通过用户链路信道模拟器根据第二预设规则调节第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道的信号强度，以切换第一卫星信道至第二卫星信道。这样，由于第一卫星信道和第二卫星信道为第一卫星载荷的不同波束信道，通过用户链路信道模拟器将第一卫星信道切换至第二卫星信道以测试用户链路的星内波束切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，第一预设规则为第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道之间的信号强度的比例，其中，第一卫星信道的信号强度大于第二卫星信道的信号强度且第一卫星信道的信号强度大于第三卫星信道的信号强度。可选地，第一预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

可选地，第二预设规则为第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道之间的信号强度的比例，其中，第二卫星信道的信号强度大于第一卫星信道的信号强度且第二卫星信道的信号强度大于第三卫星信道的信号强度。可选地，第二预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

可选地，通过用户链路信道模拟器进行用户链路的通信信道的切换，包括：通过用户链路信道模拟器根据第一预设规则调节第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道的信号强度，以切换用户链路的通信信道至第一卫星信道；在预设时间段后，通过用户链路信道模拟器根据第三预设规则调节第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道的信号强度，以切换第一卫星信道至第三卫星信道。这样，由于第一卫星信道和第三卫星信道为不同卫星载荷的信道，通过用户链路信道模拟器将第一卫星信道切换至第三卫星信道以测试用户链路的星间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，第三预设规则为第一卫星信道、第二卫星信道和第三卫星信道之间的信号强度的比例，其中，第三卫星信道的信号强度大于第一卫星信道的信号强度且第三卫星信道的信号强度大于第二卫星信道的信号强度。可选地，第三预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

可选地，在第二切换模块包括第二切换开关和第三切换开关的情况下，在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，包括：在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中，通过第二切换开关或第三切换开关进行馈电链路的通信信道切换。

在一些实施例中，为了便于切换，通常使用通过软件控制的程控开关作为第二切换开关和第三切换开关。在一些实施例中，通过软件控制程控开关进行馈电链路的通信信道的切换。

可选地，通过第二切换开关或第三切换开关进行馈电链路的通信信道切换，包括：通过第二切换开关切换馈电链路的通信信道至第四卫星信道，通过第三切换开关切换馈电链路的通信信道至第一信关站信道；在预设时间段后，通过第二切换开关切换第四卫星信道至第五卫星信道。这样，由于第四卫星信道和第五卫星信道为不同卫星载荷的信道，通过第二切换开关将第四卫星信道切换至第五卫星信道以测试馈电链路的星间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，通过第二切换开关或第三切换开关进行馈电链路的通信信道切换，包括：通过第二切换开关切换馈电链路的通信信道至第四卫星信道，通过第三切换开关切换馈电链路的通信信道至第一信关站信道；在预设时间段后，通过第三切换开关切换第一信关站信道至第二信关站信道。这样，由于第一信关站信道和第二信关站信道为不同子信关站的信道，通过第二切换开关将第一信关站信道切换至第二信关站信道以测试馈电链路的信关站间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，在第一切换模块包括第二功率分配器和第三功率分配器的情况下，在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，包括：在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中，通过馈电链路信道模拟器进行馈电链路的通信信道切换。

可选地，通过馈电链路信道模拟器进行馈电链路的通信信道切换，包括：通过馈电链路信道模拟及切换装置根据第四预设规则调节第四卫星信道、第五卫星信道、第一信关站信道和第二信关站信道的信号强度，以切换馈电链路的通信信道至第四卫星信道和第一信关站信道；在预设时间段后，通过馈电链路信道模拟及切换装置根据第五预设规则调节第四卫星信道和第五卫星信道的信号强度，以切换第四卫星信道至第五卫星信道。这样，由于第四卫星信道和第五卫星信道为不同卫星载荷的信道，通过馈电链路信道模拟器将第四卫星信道切换至第五卫星信道以测试馈电链路的星间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，第四预设规则包括第四卫星信道和第五卫星信道之间的信号强度的比例，以及第一信关站信道和第二信关站信道之间的信号强度的比例，其中，第四卫星信道的信号强度大于第五卫星信道的信号强度且第一信关站信道的信号强度大于第二信关站信道的信号强度。可选地，第四预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

可选地，第五预设规则包括第四卫星信道和第五卫星信道之间的信号强度的比例，其中，第五卫星信道的信号强度大于第四卫星信道的信号强度。可选地，第五预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

可选地，通过馈电链路信道模拟器进行馈电链路的通信信道切换，包括：通过馈电链路信道模拟及切换装置根据第四预设规则调节第四卫星信道、第五卫星信道、第一信关站信道和第二信关站信道的信号强度，以切换馈电链路的通信信道至第四卫星信道和第一信关站信道；在预设时间段后，通过馈电链路信道模拟及切换装置根据第六预设规则调节第一信关站信道和第二信关站信道的信号强度，以切换第一信关站信道至第二信关站信道。这样，由于第一信关站信道和第二信关站信道为不同子信关站的信道，通过馈电链路信道模拟器将第一信关站信道切换至第二信关站信道以测试馈电链路的信关站间切换，进而获取发送信号和接收信号并获取发送信号与接收信号的分析结果，根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

可选地，第六预设规则包括第一信关站信道和第二信关站信道之间的信号强度的比例，其中，第二信关站信道的信号强度大于第一信关站信道的信号强度。可选地，第六预设规则根据具体的卫星轨道和星座构型生成。

由于卫星通信系统，特别是中低轨道卫星通信系统具有非常典型的网络特征，因此卫星通信系统性能的验证，必须要在相应的网络环境中开展。网络环境的影响因素非常多，比如卫星的大传输时延，由于卫星的轨道高度基本在500km以上，传输时延非常大，按照轨道高度1000km、卫星波束角正负22°计算，星下点的往返时延为6.7ms，波束边缘的往返时延可达到7.2ms以上，当信息结果传回至用户时，由于时延较大，信道信息已经发生变化，用户甚至会因为大时延而错过SSB/CSI-RS测量窗；又比如卫星的广覆盖性，当卫星高度较高或波束角较大时，跟踪区域的范围会很大，单波束覆盖直径808km，覆盖范围可达512498平方公里，导致单颗卫星下的用户数量非常大，而单个跟踪区域下的用户数量变多，寻呼的信令开销会大幅提升，并且单星覆盖面积大，在单位时间内，切换的用户数量很多，导致信令开销大，服务连续性很难保障，根据3GPP的测算，当低轨卫星单星覆盖范围为26000km2时，同时有14893个用户切入到这个卫星，因此，对于单星来说，在卫星通过地面覆盖小区的几分钟内，切换的用户数将是29786个，这将带来巨大的信令开销，引发信令风暴；再比如卫星的高移动性，卫星的飞行速度为7.56km/s，相当于27216km/h，约是飞机飞行速度的30倍。根据美国SpaceX的官方数据，Starlink星座中的低轨宽带卫星过顶时间为4.1min。这意味着用户最久4.1min就要完成一次切换。

通过本公开实施例提供的用于测试卫星通信系统性能的方法，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，对发送信号和接收信号进行信号分析，根据获得的分析结果获取测试结果。这样，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，以模拟测试卫星移动时卫星信道及信关站信道的改变，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，根据发送信号和接收信号获得分析结果，进而根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

结合图6所示，本公开实施例提供一种用于测试卫星通信系统性能的装置，包括处理器（processor）600和存储器（memory）601。可选地，该装置还可以包括通信接口（Communication Interface）602和总线603。其中，处理器600、通信接口602、存储器601可以通过总线603完成相互间的通信。通信接口602可以用于信息传输。处理器600可以调用存储器601中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于测试卫星通信系统性能的方法。

此外，上述的存储器601中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器601作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器600通过运行存储在存储器601中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于测试卫星通信系统性能的方法。

存储器601可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器601可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

采用本公开实施例提供的用于测试卫星通信系统性能的装置，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，对发送信号和接收信号进行信号分析，根据获得的分析结果获取测试结果。这样，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，以模拟测试卫星移动时卫星信道及信关站信道的改变，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，根据发送信号和接收信号获得分析结果，进而根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

本公开实施例提供了一种电子设备，包含上述的用于测试卫星通信系统性能的装置。可选地，该电子设备包括计算机、服务器等。该电子设备通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，对发送信号和接收信号进行信号分析，根据获得的分析结果获取测试结果。这样，通过在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换，以模拟测试卫星移动时卫星信道及信关站信道的改变，并获取用户终端和信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号，根据发送信号和接收信号获得分析结果，进而根据分析结果获取测试结果，从而能够实现对卫星通信系统移动性的管理性能的测试。

本公开实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行上述用于测试卫星通信系统性能的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述用于测试卫星通信系统性能的方法。

上述的可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品（包括但不限于装置、设备等），可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (9)

1.一种用于测试卫星通信系统性能的系统，其特征在于，包括：

测试卫星，设置有多个卫星信道；

用户终端，用于生成反向链路信号并通过所述测试卫星的卫星信道发送所述反向链路信号给信关站；

所述信关站，用于生成前向链路信号并通过所述测试卫星的卫星信道发送所述前向链路信号给所述用户终端；所述信关站设置有多个信关站信道；

用户链路信道模拟及切换装置，一端连接所述用户终端，所述用户链路信道模拟及切换装置的另一端连接所述测试卫星；所述用户链路信道模拟及切换装置用于模拟所述测试卫星及所述用户终端的移动引起的信道变化，并切换所述卫星信道；

馈电链路信道模拟及切换装置，一端连接所述信关站，所述馈电链路信道模拟及切换装置的另一端连接所述测试卫星；所述馈电链路信道模拟及切换装置用于模拟所述测试卫星的移动引起的信道变化，并切换所述卫星信道和/或所述信关站信道；

所述测试卫星包括第一卫星载荷和第二卫星载荷；所述第一卫星载荷设置有第一卫星信道和第二卫星信道，所述第二卫星载荷设置有第三卫星信道，所述第一卫星信道和所述第二卫星信道为所述第一卫星载荷的不同波束信道；所述用户链路信道模拟及切换装置包括用户链路信道模拟器、第一功率控制模块和第一切换模块，所述第一功率控制模块用于控制信道的功率；所述用户终端依次通过所述第一功率控制模块、所述第一切换模块连接所述用户链路信道模拟器；所述用户链路信道模拟器连通所述第一卫星载荷的第一卫星信道和所述第二卫星信道；所述用户链路信道模拟器还连通所述第二卫星载荷的第三卫星信道。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一功率控制模块为第一衰减器，所述第一切换模块为第一切换开关，所述用户链路信道模拟及切换装置通过所述第一切换开关进行所述第一卫星信道、所述第二卫星信道和所述第三卫星信道之间的切换。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一功率控制模块为第一衰减器，所述第一切换模块为第一功率分配器，所述用户链路信道模拟及切换装置通过所述用户链路信道模拟器调节所述第一卫星信道、所述第二卫星信道和所述第三卫星信道的信号强度，以进行所述第一卫星信道、所述第二卫星信道和所述第三卫星信道之间的切换。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试卫星包括第一卫星载荷和第二卫星载荷；所述第一卫星载荷设置有第四卫星信道，所述第二卫星载荷设置有第五卫星信道；所述信关站包括第一子信关站和第二子信关站，所述第一子信关站设置有第一信关站信道，所述第二子信关站设置有第二信关站信道；所述馈电链路信道模拟及切换装置包括馈电链路模拟器、第二功率控制模块和第二切换模块；所述第二功率控制模块用于控制信道的功率；所述第二功率控制模块通过所述第二切换模块连接所述馈电链路模拟器，所述馈电链路模拟器连通所述第一卫星载荷的第四卫星信道；所述馈电链路模拟器还连通所述第二卫星载荷的第五卫星信道；所述第二功率控制模块连通所述第一子信关站的第一信关站信道，所述第二功率控制模块还连通所述第二子信关站的第二信关站信道。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二功率控制模块包括第二衰减器和第三衰减器；所述第二切换模块包括第二切换开关和第三切换开关；所述第二衰减器依次通过所述第三切换开关和所述第二切换开关连接馈电链路信道模拟器；所述第三衰减器依次通过所述第三切换开关和所述第二切换开关连接所述馈电链路信道模拟器；所述馈电链路信道模拟器连通所述第一卫星载荷的第四卫星信道，所述馈电链路信道模拟器还连通所述第二卫星载荷的第五卫星信道；所述第二衰减器连通所述第一子信关站的第一信关站信道，所述第三衰减器连通所述第二子信关站的第二信关站信道；所述馈电链路信道模拟及切换装置通过所述第二切换开关进行所述第四卫星信道和所述第五卫星信道之间的切换；所述馈电链路信道模拟及切换装置通过所述第三切换开关进行所述第一信关站信道和所述第二信关站信道之间的切换。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二功率控制模块包括第二衰减器和第三衰减器；所述第二切换模块包括第二功率分配器和第三功率分配器；所述第二衰减器依次通过所述第三功率分配器和所述第二功率分配器连接馈电链路信道模拟器；所述第三衰减器依次通过所述第三功率分配器和所述第二功率分配器连接所述馈电链路信道模拟器；所述馈电链路信道模拟器连通所述第一卫星载荷的第四卫星信道，所述馈电链路信道模拟器还连通所述第二卫星载荷的第五卫星信道；所述第二衰减器连通所述第一子信关站的第一信关站信道，所述第三衰减器连通所述第二子信关站的第二信关站信道；所述馈电链路信道模拟及切换装置通过所述馈电链路信道模拟器调节所述第四卫星信道和所述第五卫星信道的信号强度，以进行所述第四卫星信道和所述第五卫星信道之间的切换；所述馈电链路信道模拟及切换装置通过所述馈电链路信道模拟器调节所述第一信关站信道和所述第二信关站信道的信号强度，以进行所述第一信关站信道和所述第二信关站信道之间的切换。

7.一种用于测试卫星通信系统性能的方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至6任一项所述的用于测试卫星通信系统性能的系统实现，所述方法包括：

在用户终端和信关站进行卫星通信的过程中进行通信信道切换；

获取所述用户终端和所述信关站在不同通信信道状态下的发送信号和接收信号；

对所述发送信号和所述接收信号进行信号分析，获得分析结果；

根据所述分析结果获取测试结果。

8.一种用于测试卫星通信系统性能的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如权利要求7所述的用于测试卫星通信系统性能的方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的用于测试卫星通信系统性能的装置。

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