具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统技术方案

本发明专利技术提供了一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，该方法包括：射频收发模块：包括多个各自独立的射频通道，连接整机外部射频接口与基带板模拟基带中频信号输入输出；基带处理模块：实现信道模拟，以及处理模拟信号；电源模块：将外部交流供电转为模拟装置内部模块所需要的工作电压；时钟模块：负责外部参考时钟的输入和内部基带处理模块的参考时钟输入；终端控制模块：负责协调系统工作、传输数据，以及设置信道模拟参数并检测状态；背板模块：预设通用串口总线和电源供电端口，各标准接口的模块插入机箱中，构建数据交换机制。本发明专利技术能够实现频段覆盖ka波段的信道仿真设备，支持子带交换模拟和波束交换/交链模拟功能。链模拟功能。链模拟功能。

【技术实现步骤摘要】
具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统


[0001]本专利技术涉及无线通信仿真
，具体地，涉及一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统。

技术介绍

[0002]卫星移动通信是一种处于特殊环境的无线电通信，而无线信道作为卫星移动通信系统中信息传输的媒介，是卫星移动通信系统不可或缺的组成部分。无线信道没有有线信道那样的固定特性，而是具有较大随机特性，难以分析并准确估计。而对于卫星通信而言，电波信号不可避免地要经过大气层进行传播，传播距离长，移动速度快，这就使得卫星通信信道比地面无线信道更为复杂多变。不可能在设计与研发的整个过程中都直接使用，因此根据对实际卫星通信链路设计和研制的卫星通信系统进行现场试验与测试需求，研制能够模拟真实卫星通信信道特性的信道模拟装置。
[0003]公开号为CN103188011B的专利技术专利，公开了一种综合气象因素的Ka波段卫星信道建模方法，针对现有Ka波段卫星信道建模中存在的数据分类缺乏理论依据以及仿真数据难以获取的问题，所述方法首先分析了Ka频段卫星信道的传播特性及多径、降雨、大气吸收以及大气闪烁等因素对卫星信道建模的影响；其次，采用主成分分析和模糊聚类分析方法建立了Ka频段卫星信道多状态Markov模型。
[0004]信道模拟实验设备开发的滞后，现有的信道模拟设备在支持的模型类型、模型参数等方面无法有效支撑目前卫星通信信道特性模拟，导致卫星通信设备缺少必要的测试手段。最显著一点是现有信道模拟装置在工作频率方面的限制。卫星通信系统从一开始的C频段(4GHz～6GHz)不断向上扩展，如今Ku频段(10GHz～14GHz)甚至Ka频段(18GHz～40GHz)通信卫星已经被各领域广泛的使用，然而现有的相关信道模拟装置工作频率大部分只支持到6GHz，无法满足高频段通信信道模拟的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，所述方案如下：
[0007]第一方面，提供了一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，所述系统包括：
[0008]射频收发模块：包括多个各自独立的射频通道，连接整机外部射频接口与基带板模拟基带中频信号输入输出；
[0009]基带处理模块：实现信道模拟，以及处理模拟信号；
[0010]电源模块：将外部交流供电转为模拟装置内部模块所需要的工作电压；
[0011]时钟模块：负责外部参考时钟的输入和内部基带处理模块的参考时钟输入；
[0012]终端控制模块：负责协调系统工作、传输数据，以及设置信道模拟参数并检测状态；
[0013]背板模块：预设通用串口总线和电源供电端口，各标准接口的模块插入机箱中，构建数据交换机制。
[0014]优选的，所述射频收发模块中，每个射频通道对外提供一个射频输入端与一个射频输出端，分别连接发送设备端与接收设备端；
[0015]每个射频通道包括独立的下变频接收通道和上变频发射通道，本振所需参考时钟源统一来自于时钟模块。
[0016]优选的，所述射频收发模块分为：接收通道模块和发射通道模块。
[0017]优选的，所述基带处理模块中模块信号处理的主要功能包括：无线传播信道模型和逻辑交换处理；其中，无线传播信道模型主要包括路径损耗、阴影衰落、小尺度衰落、干扰叠加以及信道模型在内的相关功能。
[0018]优选的，所述逻辑交换处理中：支持不同粒度的信号数据交换，包括波束交换、交链模拟和子带交换；其中，最大的交换粒度是波束交换，其次是交链模拟，交链模拟粒度略小于波束交换。
[0019]优选的，所述信号的各种交换由基带处理模块完成；由于整机支持16个逻辑通道，故能够根据信道模拟的要求将数字处理完的数据经过路由处理送到相应的输出逻辑通道上去。
[0020]优选的，所述系统使用基于非均匀滤波器组的星载数字化处理转发器，主要采用数字化处理方式，利用灵活的星上信道化滤波技术，借助非均匀滤波器组实现对星上信号的分析和综合，支持星上任意频段、任意带宽之间信息交互及灵活的跨波束交互。
[0021]优选的，所述终端控制模块包括：提供用于控制仪器的GUI操作界面，包括GUI程序界面以及显示器接口。
[0022]优选的，所述终端控制模块包括：对用户输入的应用场景、应用参数进行数学运算，并转换成数字信号模拟模块及其它模块所需的实际控制参数后通过数字总线进行参数配置。
[0023]优选的，所述终端控制模还包括：接收各个模块的运行状态反馈及处理数据的反馈，用于整机工作状态的控制以及数据处理结果的分析工作，通过总线控制为整个仪器进行运行参数的配置及运行状态的控制。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0025]1、本专利技术研究的信道模拟设备频段覆盖100kHz～40GHz，而现有技术中暂无满足该宽频段范围的通信信道模拟系统；
[0026]2、本专利技术采用数字化处理方式，利用灵活的星上信道化滤波技术，借助非均匀滤波器组实现对星上信号的分析和综合，专利技术子带交换模拟和波束交换/交链模拟技术,有效模拟星上任意频段、任意带宽之间信息交互及灵活的跨波束交互现象。
附图说明
[0027]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0028]图1为系统连接框图；
[0029]图2为系统模块工作原理框图
[0030]图3为18GHz～40GHz射频接收链路原理框图；
[0031]图4为100KHz～18GHz射频接收链路原理框图；
[0032]图5为中频接收链路原理框图；
[0033]图6为100kHz～40GHz射频发生链路原理框图；
[0034]图7为高频本振原理框图；
[0035]图8为固定本振原理框图；
[0036]图9为复指数调制滤波器组实现结构；
[0037]图10为多通道信道化及交换实现方案示意图；
[0038]图11为交换模块结构；
[0039]图12为波束交链示意图；
[0040]图13为波束交换示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0042]本专利技术实施例提供了一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，用于100kHz～40GHz频段范围内陆地和卫星无线移动通信的信道模拟仿真。参照图1所示，该设备结构采用标准VPX架构，以统一的标准化模块为基础，以太网、串口实现内层数据交换，达到体系先进开放、硬件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，其特征在于，包括：射频收发模块：包括多个各自独立的射频通道，连接整机外部射频接口与基带板模拟基带中频信号输入输出；基带处理模块：实现信道模拟，以及处理模拟信号；电源模块：将外部交流供电转为模拟装置内部模块所需要的工作电压；时钟模块：负责外部参考时钟的输入和内部基带处理模块的参考时钟输入；终端控制模块：负责协调系统工作、传输数据，以及设置信道模拟参数并检测状态；背板模块：预设通用串口总线和电源供电端口，各标准接口的模块插入机箱中，构建数据交换机制。2.根据权利要求1所述的具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，其特征在于，所述射频收发模块中，每个射频通道对外提供一个射频输入端与一个射频输出端，分别连接发送设备端与接收设备端；每个射频通道包括独立的下变频接收通道和上变频发射通道，本振所需参考时钟源统一来自于时钟模块。3.根据权利要求1所述的具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，其特征在于，所述射频收发模块分为：接收通道模块和发射通道模块。4.根据权利要求1所述的具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，其特征在于，所述基带处理模块中模块信号处理的主要功能包括：无线传播信道模型和逻辑交换处理；其中，无线传播信道模型主要包括路径损耗、阴影衰落、小尺度衰落、干扰叠加以及信道模型在内的相关功能。5.根据权利要求4所述的具备卫星通信信道仿真功能的ka波段信道模拟系统，其特征在于，所述逻辑交换处理中：支持不同粒度的信号数据交换，包括波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁富斌，唐程远，杨文举，徐巍巍，韩立群，钟群芳，
申请(专利权)人：上海微波技术研究所中国电子科技集团公司第五十研究所，
类型：发明
国别省市：