一种S频段单址链路建模仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种S频段单址链路建模仿真系统，包括用户端、卫星端、地面端以及群时延和幅频特性模块。先由发射端产生数据并经过发射端数传模块、S频段发射天线模块以及无线信道模块；然后到达卫星端，经过S频段前向卫星天线接收模块、变频模块、Ka频段TWTA非线性模拟模块，经过卫星天线卫星发射模块发送到无线信道；最后到达接收端，经过S频段返向用户天线接收模块以及接收端数传模块，将发射端数据和接收端数据输入到计算BER模块，计算出误码率和误帧率；群时延和幅频特性模块贯穿整个链路。本发明专利技术在链路各处使用多处元器件非线性模拟仿真，可以有效提高链路仿真的真实性。可以有效提高链路仿真的真实性。可以有效提高链路仿真的真实性。

【技术实现步骤摘要】
一种S频段单址链路建模仿真系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，具体涉及一种S频段单址链路建模仿真系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着大量联网设备的增加，以及部分地区地面无线网络难以有效覆盖，由于卫星通信覆盖区域大，可与各种多址连接技术结合构成通信网，以及通信频带宽、容量大等特点，卫星通信可以作为地面网络的有效补充。因此对于卫星通信在各个频段不同编码调制方式下的系统仿真可以在卫星发射前对系统通信容量和通信有效性进行验证和仿真。
[0003]在卫星通信系统中，对于特定的载波频率，不同的扩频、编码、调制方式等要达到通信的误码率标准有不同的信噪比要求。因此对于不同的扩频、编码、调制方式，在S频段单址卫星的条件下，进行卫星物理层仿真是一个亟待解决的技术难题。为此，提出一种S频段单址链路建模仿真系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何在不同的扩频、编码、调制方式下，对卫星链路的物理层进行仿真，通过不同的编码、调制方式验证该卫星通信系统的系统容量和到达特定误码率所需的信噪比，提供了一种S频段单址链路建模仿真系统。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括前向链路地面端及返向链路用户端、卫星端、前向链路用户端及返向链路地面端；
[0006]所述前向链路地面端及返向链路用户端包括发送端数传仿真模块、S频段天线发送模块、S频段无线链路信道传输模块；所述发送端数传仿真模块用于进行对原始数据的编码、数字调制、扩频、成型滤波，空闲数据添加工作；所述S频段无线链路信道传输模块用于将调制及成型滤波后的信号输出到无线信道中，并对天线增益进行模拟；所述S频段天线发送模块用于接收所述S频段天线发送模块发射的信号；
[0007]所述卫星端包括S频段卫星天线接收模块、Ka频段TWTA非线性模拟模块；所述S频段卫星天线接收模块用于从信道中接收传输信号，按照天线增益进行放大，再经过低噪声放大器将微弱信号放大输出至变频模块中；所述Ka频段TWTA非线性模拟模块用于根据相应的模型模拟生成TWTA模块，同时根据输入的相关参数，计算TWTA模块的仿真参数。
[0008]所述前向链路用户端及返向链路地面端包括接收端数传仿真模块、S频段天线接收模块；所述接收端数传仿真模块，用于进行对接收数据的匹配滤波、帧同步、下采样、解调与解码和误码率统计工作；所述S频段天线接收模块用于从信道中接收传输信号，按照天线增益进行放大，再经过低噪声放大器将微弱信号放大并输出。
[0009]更进一步地，所述S频段无线链路信道传输模块接收发射的信号后，利用星地距离d和载波中心频率f
c
计算自由空间传播损耗PL：
[0010]PL(dB)＝92.44+20lgd(m)+20lgf
c
(GHz)
[0011]并将输入的衰减值加入空间传播损耗的计算当中。
[0012]更进一步地，所述Ka频段TWTA非线性模拟模块依据Taylor级数模型进行放大器的非线性建模，对放大器的非线性特性进行多项式逼近：
[0013][0014]其中，下标k表示谐波阶次，N表示谐波项数，偶次幂项中不包含信号的基波分量，只剩下奇次幂项带来的非线性效应：
[0015][0016]更进一步地，所述Ka频段TWTA非线性模拟模块依据双参数Saleh模型进行放大器的非线性建模，双参数Saleh模型为：
[0017][0018]更进一步地，所述S频段单址链路建模仿真系统还包括群时延及幅频特性模块，所述群时延及幅频特性模块包括群时延模块、幅频特性模块；所述群时延模块用于利用中心频率、通带宽度、通带衰减、阻带宽度、阻带衰减和输入信号的采样频率，计算得到预设的滤波器的阶数，计算滤波器的群时延，所述幅频特性模块用于在链路的任意处插入幅频特性分析仪对该处的幅频特性进行分析。
[0019]更进一步地，根据所述群时延模块所利用的参数，采用频率转换关系将数字滤波器的技术指标转换成模拟滤波器的技术指标，得到模拟滤波器的零点和极点，据此得到相应模拟滤波器的系统函数，假设无重复的极点，有：
[0020][0021]利用双线性变换法，将系统函数从模拟域s平面转换到数字域z平面，得到数字滤波器的系统函数：
[0022][0023]得到数字滤波器的系统函数后，利用z＝e
jw
将H(z)转化为H(e
jw
)，计算出群时延：
[0024][0025]本专利技术相比现有技术具有以下优点：该S频段单址链路建模仿真系统，采用TWTA非线性模拟模块，通过该非理性元器件仿真模块，可以获得更为真实的仿真结果，值得被推广使用。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例中发送端数传仿真模块流程图；
[0027]图2是本专利技术实施例中S频段卫星天线接收模块流程图；
[0028]图3是本专利技术实施例中用户端、地面站天线发送模块(S频段天线发送模块)流程图；
[0029]图4是本专利技术实施例中Ka频段TWTA非线性模拟模块流程图；
[0030]图5是本专利技术实施例中用户端、地面站天线接收模块(S频段天线接收模块)流程图；
[0031]图6是本专利技术实施例中接收端数传仿真模块流程图；
[0032]图7是本专利技术实施例中S频段单址链路建模仿真系统流程图(返向)。
具体实施方式
[0033]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0034]本实施例提供一种技术方案：一种S频段单址链路建模仿真系统，包括：
[0035]前向链路地面端和返向链路用户端：
[0036]包括发送端数传仿真模块、S频段无线链路信道传输模块、S频段天线发送模块；
[0037]所述发送端数传仿真模块，用于进行对原始数据的编码、数字调制、扩频、成型滤波，空闲数据添加工作；
[0038]所述S频段无线链路信道传输模块，用于接收天线发射信号，利用星地距离d和载波中心频率f
c
计算自由空间传播损耗PL：
[0039]PL(dB)＝92.44+20lgd(m)+20lgf
c
(GHz)
[0040]并将雨衰、电离层衰减等输入的衰减值加入路径损失(自由空间传播损耗)的计算当中；
[0041]所述S频段天线发送模块，用于将调制及成型滤波后的信号输出到无线信道中，采用理想放大器对天线增益进行模拟，其中天线增益根据全向天线发射功率及天线方向图等影响因素综合提供；
[0042]建模过程不仅要考虑调制编码的方式，还要考虑帧长度等参数，其中的数传模块以及卫星模块滤波器根据需求自行设计，S频段无线链路信道传输模块则要考虑雨衰，大气层色散等因素。
[0043]卫星端：
[0044]包括S频段卫星天线接收模块、K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S频段单址链路建模仿真系统，其特征在于：包括前向链路地面端及返向链路用户端、卫星端、前向链路用户端及返向链路地面端；所述前向链路地面端及返向链路用户端包括发送端数传仿真模块、S频段天线发送模块、S频段无线链路信道传输模块；所述发送端数传仿真模块用于进行对原始数据的编码、数字调制、扩频、成型滤波，空闲数据添加工作；所述S频段无线链路信道传输模块用于将调制及成型滤波后的信号输出到无线信道中，并对天线增益进行模拟；所述S频段天线发送模块用于接收所述S频段天线发送模块发射的信号；所述卫星端包括S频段卫星天线接收模块、Ka频段TWTA非线性模拟模块；所述S频段卫星天线接收模块用于从信道中接收传输信号，按照天线增益进行放大，再经过低噪声放大器将微弱信号放大输出至变频模块中；所述Ka频段TWTA非线性模拟模块根据泰勒模型或Saleh模型模拟生成，同时根据输入的相关参数，计算TWTA模块的仿真参数。所述前向链路用户端及返向链路地面端包括接收端数传仿真模块、S频段天线接收模块；所述接收端数传仿真模块，用于进行对接收数据的匹配滤波、帧同步、下采样、解调与解码和误码率统计工作；所述S频段天线接收模块用于从信道中接收传输信号，按照天线增益进行放大，再经过低噪声放大器将微弱信号放大并输出。2.根据权利要求1所述的一种S频段单址链路建模仿真系统，其特征在于：所述S频段无线链路信道传输模块接收发射的信号后，利用星地距离d和载波中心频率f
c
计算自由空间传播损耗PL：PL(dB)＝92.44+20lgd(m)+20lgf
c
(GHz)并将输入的衰减值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠华，章仁飞，任伟龙，汪伟，殷立伟，周武旸，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：