一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法技术方案

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。同时本发明专利技术还公开了本验证系统的验证方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多制式的移动卫星通信验证系统及验证方法
本专利技术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。
技术介绍
地面移动通信的发展已经经历了四代，随着第四代即LTE(LongTermEvolution)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。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：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。本专利技术解决的技术方案为：(与权利要求书内容相同)本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术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)本专利技术通过终端模拟器、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)本专利技术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为本专利技术一种多制式的移动卫星通信验证系统组成图。具体实施方式本专利技术的基本思路为：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。同时本专利技术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专利技术做进一步详细描述。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～182.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯瑄，张千，丁睿，范陆海，肖永轩，曹桂兴，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11