【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及本专利技术涉及5g网络技术测控领域，更具体地，及一种基于5g专网的5g融合处理测控信号的方法。
技术介绍
1、随着移动卫星通信的发展，地面移动通信系统已经进入5g时代，卫星通信呈现高中低轨多层立体化发展、由单星系统向网络化发展及宽带高通量发展的特征，星地融合迎来新的时代。如今，卫星成为地面的补充和延伸。地面移动通信系统为用户提供了便捷的服务，然而在山地、荒漠及海上等地区，由于基站架设因困难。目前，5g在全球范围内迅速发展，5g商业化运行已逐步展开，其提供基础性、决定性的支撑，开辟了卫星通信应用的新时代。5g时代的来临，将给卫星通信带来新的机遇和挑战，北斗+5g、北斗+低轨、北斗+物联网等通导一体技术作为综合pnt体系的重要组成部分，展现出显著的协同优势。
2、在技术方面，星地融合架构既有透明弯管转发，也有星上接入，松耦合与紧耦合的星地融合网络架构将在很长时间内并存：传统的测控包含了空间飞行器测控的对象。测控信息系统利用跟踪测轨设备获得飞行器的轨道信息，利用各种传感器获得遥测信息。随着低轨星座的大面积部署，频率冲突的问题将愈发严重，目前，制约星地融合的主要瓶颈是频率资源，传统的频率独占授权方式已经越来越制约了技术的发展，引发了大量的频率协调问题，并且造成了资源的极大浪费。卫星通信和地面移动通信都面对更大容量、更高频谱效率、更多连接的总体需求，因此系统必须要最大化资源利用率。5g关键技术中的非正为了实现超高速数据传输的目标，5g需要采用全新的无线传输技术，由于频率资源和带宽问题，需要使用更高的频段，例如毫米
3、超密集组网技术实践过程中存在高成本、强干扰、资源传输利用率较低等问题。卫星的主要问题在于传输时延大，路径损耗大。传输时延不仅容易放大网络拥塞的影响，还使得控制层难对通信资源进行准时实时的调度协调。而5g接口技术往往需要用户端与控制层的频繁交互。ge0卫星信道可以近似为恒参信道，实际上也不需要根据信道条件的变化频繁地对资源分配进行调整，控制层更多的是需要适应业务的突发性。此外，在缺乏大量地面站辅助的情况下，星间链路的路由问题也比较复杂，在业务高峰时容易引起网络拥塞，成为瓶颈问题。
4、在软件方面如何简便快捷地产生和分析5g信号；硬件能否实现在灵活在射频∽100ghz频段，实现500m到2ghz超宽带信号的发射和接收，同时还得能提供全面灵活的验证和测试能力，比如系统级验证和软件硬件甚至模块的验证和测试。5g技术遭遇到的一大挑战是需要对太多的波形、频率和带宽加以分析。除了6ghz以下频率的波形以外，还包括微波和毫米波频率的波形。有的波形可能还设计到大带宽。所有这因素对5g信号的生成和分析提出了新的测试挑战，因此灵活性是当今5g研究的关键技术。然而基于5g技术的宽带通信，又要实现遥测、遥控功能，目前尚无成熟的技术手段。
5、卫星无线电测控是用无线电的方法对卫星进行跟踪测轨、遥测和遥控的简称(tracking telemetry and command,ttc或tt&c)。无线电测控是及时了解和掌握星上情况并保证卫星在轨工作正常的主要手段。但是航天测控技术包含了遥控、遥测、测速、测距等诸多功能，测控体制也是多种多样，空间飞行器无线电测控作为空间技术的基础在飞行器发展的历程中具有关键的作用。目前，我国的卫星测控设备大都由传统的硬件组成，只能执行单一的测控任务。由于各个卫星系统的工作频率、编码体制、测距体制和调制解调体制各不相同，这种测控设备无法通用，这无形中增加了设备的研制负担。一个测控通信任务的执行通常有多个测控通信资源参与，由于资源的地理位置不同，不同资源与飞行器的可见时间不同，导致不同资源的任务起止时间也不同.因此，测控通信任务在不同的时间参与执行的资源数目及任务成败标准均会发生变化。假设测控资源只有正常与失效2种状态，且假设资源的失效与维修时间服从指数分布，2个连续阶段间的转移是瞬时的，即可以忽略其转移时间.在任一弧段中任务执行失败，都会导致整个任务失败。目前，我国的卫星测控设备大都由传统的硬件组成，只能执行单一的测控任务。由于各个卫星系统的工作频率、编码体制、测距体制和调制解调体制各不相同，这种测控设备无法通用，这无形中增加了设备的研制负担。
6、多众所周知，远端无线射频单元(rrh))和基带处理单元(bbu)之间的分离是5g中云化无线接入网(c-ran)。bbu可以部署在通用的虚拟化服务器上，进行集中式管理。而这种传统基站的功能分离产生了新的网络结构前传链路,在rrh和bbu之间需要有光纤来连接，传输来自基站的模拟或者数字信号。但是问题是，因为异构网络的存在，光纤有时候无法铺设专网，需要租赁已有的民用带宽，然而这不一定会有那么宽。当前网络资源配置手段难以满足4g/5g融合网络中快速变化的业务需求,所以，前传链路的容量限制使rrh上进行信号压缩成为一种必然选择，这种压缩可能基于滤波、预测量化等等。但是有的时候，压缩也不足以解决链路容量问题。“无线测试”被定义为评估设备能力的所需阶段，首先，它需要正确且安全地连接其他设备和网络，然后成功完成所连接设备预期的操作任务。例如，无线切换测试模拟必须完美地反映实际切换发生的场景。在某些情况下，可能还需要进行一系列无线测试来验证设备的互操作性、性能以及安全性。在传统的测控系统中，测控信号的传输采用点对点专用信号线和开关矩阵的方式。对于大型的系统，设备连接关系复杂，需要大量信号传输电缆，相互干扰严重，可扩展性差，重组的灵活度低。5g通信的带宽要求更高的中频以及采样速率，如何保证在高速采样下的指标和可靠性将是设计的又一挑战。虽然此前业界的众多测试结果表明智能超表面(ris)对于提升移动通信系统的性能有显著效果，但是要实现在实际工程应用中落地仍存在诸多挑战。相关的现有技术为基于扩频信号体制的统一载波测控系统，将测轨、遥测、遥控信号采用时分或频分方式调制在一个载波上，实现对飞行器跟踪、测量、控制。统一载波测控系统，此外，信号分析就是将一复杂信号分解为若干简单信号分量的叠加，并以这些分量的组成情况去考察信号的特性。信号处理是指对信号进行某种变换或运算(如滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等)。广义的信号处理可把信号分析也包括在内。信号处理包括时域和频域的处理，时域处理中最典型的是波形分析。信号处理另一个重要内容是滤波，将信号中感兴趣的部分(有效信号)提取出来，抑制(削弱或滤波)不感兴趣的部分(干扰或噪声)。传统的统一载波测控系统基于扩频体制，无法直接应用于基于多载波ofdm信号体制的卫星互联网系统。5g虽然通过网络能力提升、产品和解决方案定制有可能满足一些少数个性化需求，但是时间成本和经济成本很高，而且很难本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种5G融合处理测控信号的方法，其特征在于包括如下：
2.如权利要求1所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：在测控通信模块赋能感知功能，运用通信感知功能网元和卫星地面站测控管理软件，并将感知信息和通信信息在通信感知一体化系统内进行融合，通过模块化仪器系统PXI硬件结合实时测试应用VeriStand软件的频偏捕获算法抑制普勒偏差，滤除干扰信号及噪声信号，然后通过高速数据接收通道将频率范围在400MHz∽6GHz的射频信号下变频到适合的固定中频频率上，将通感融合信道收集到的测控目标节点信号送入宽带中频数字化处理模块和测控信号处理模块生成遥测信息，对模拟信号进行数字信号处理，将各类模拟信号信息转变为数字信息,完成后续信息传输工作。
3.如权利要求1所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：5G融合处理测控信号模型选择通信信道中的簇作为环境目标，建立感知测控目标与通信目标共享信道环境的相关性，对每个感知测控目标或散射簇分别建模融合通信RCS,每个感知测控目标和散射簇分别利用路径损耗公式计算得到路径损耗，最后将路径损耗值和对应的信道相乘并求和，计算得
4.如权利要求1所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：射频信号输入首先前置低噪声放大器提升小信号接收灵敏度，然后经过程控步进衰减器，根据信号电平调节衰减量，其后，测控信号经过一个低通滤波器，滤除信号的背景噪声干扰和测量频率范围以外的干扰信号，削弱信号中的多余信息量滤波后，对接收数据进行抗混叠滤波混频处理并执行第一级抽取滤波，信号进入第一混频器产生第一中频信号，混频后的信号经过一个带通滤波器，滤除混频器产生的其他杂散信号，对信号进行二级抽取滤波，得到抽取后信号，混频器通过本地载波与输入中频信号相乘，滤出高频分量得到混频输出信号，通过数字下变将输入的中频信号转变为基带信号，然后对高中频的上变频，输出宽带高本振信号，对该本振信号进行精细的调整，实现载波频率变化的跟踪。
5.如权利要求4所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：本振信号经过锁相环与10MHz频率参考鉴相完成锁定，在鉴频器前加入数字AGC,调整鉴频输入信号的幅度，并根据AGC信号强度给出信号失锁指示。经过带通滤波器后的信号进入第二混频器，与固定本振频率信号混频，将第一中频信号下变频到第二中频低中频频率上，经过相关的滤波处理后，再经过一系列杂散抑制、幅度补偿和湍口匹配后，利用数字AGC模块调整后的输出信号AGCi和AGCq进行鉴频操作，鉴频器输出为待解调的遥控副载波信号和环路滤波输出的频率精确调整分量，由基带发生器模块为当前要实现的调制类型提供相应格式的基带信号，然后送给射频信号RF源的调制电路，射频合成器模块产生载波400MHz-6GHz的0FDMA数字调制信号。
6.如权利要求5所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：射频合成器模块产生400MHz∽6GHz的载波信号，然后同相功分成多路，输入信号为混频输出信号的I、Q两路分量,输出为16倍抽取滤波后的同相和正交分量信号,这两路信号送载波捕获模块进行载波捕获，送到下一级8倍抽取滤波器进一步处理后，送给1Q调制器的L0端口。同时中频基带模块的输出信号送给调制器的基带信号输入端口；调制器输出F端口为400Mz∽6GHz的下行调制信号，该信号再通过多波段射频滤波器组和数字稳幅电路，宽带Q调制器实现400MHz6GHz信号调制，输出功率范围-140∽15dBm的射频调制信号，最终传送至天线。
7.如权利要求1所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：结合航天测控系统的特点，设计一种基于FPGA的中频信号处理的宽带中频数字化处理模块，该宽带中频数字化处理模块主要包括A/D、D/A、现场可编程门阵列FPGA最小系统、接口电路、电源转换电路等硬件电路，宽带中频数字化处理模块将遥控中频模拟信号数字化处理，然后送FPGA解调，将中频信号无差别的解调为IQ数据流，实现数字下变频、采样率变换、抽取滤波、载波捕获与跟踪、BPSK副载波解调和遥测FM调制解调，并将FPGA调制处理的测控遥测数字信号转换成模拟信号，放大后送上变频器处理。
8.如权利要求7所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：模拟测控信号首先通过模数A/D采样及数字混频得到零中频基带信号，然后进行压缩处理为最小单位传输帧，经过差错控制和异常帧连续性的处理后，再经信号解压缩恢复出零中频基带信号，最后由混频和D/A处理得到模拟信号。
9.如权利要求7所述的5G融合处理测控信号的方法，其特征在于：宽带中频数字化处理模块以现场可编程门阵列FPGA为核心，实现遥控信号的捕获、跟踪、副载波解调和遥测...
【技术特征摘要】
1.一种5g融合处理测控信号的方法，其特征在于包括如下：
2.如权利要求1所述的5g融合处理测控信号的方法，其特征在于：在测控通信模块赋能感知功能，运用通信感知功能网元和卫星地面站测控管理软件，并将感知信息和通信信息在通信感知一体化系统内进行融合，通过模块化仪器系统pxi硬件结合实时测试应用veristand软件的频偏捕获算法抑制普勒偏差，滤除干扰信号及噪声信号，然后通过高速数据接收通道将频率范围在400mhz∽6ghz的射频信号下变频到适合的固定中频频率上，将通感融合信道收集到的测控目标节点信号送入宽带中频数字化处理模块和测控信号处理模块生成遥测信息，对模拟信号进行数字信号处理，将各类模拟信号信息转变为数字信息,完成后续信息传输工作。
3.如权利要求1所述的5g融合处理测控信号的方法，其特征在于：5g融合处理测控信号模型选择通信信道中的簇作为环境目标，建立感知测控目标与通信目标共享信道环境的相关性，对每个感知测控目标或散射簇分别建模融合通信rcs,每个感知测控目标和散射簇分别利用路径损耗公式计算得到路径损耗，最后将路径损耗值和对应的信道相乘并求和，计算得到通感信道。
4.如权利要求1所述的5g融合处理测控信号的方法，其特征在于：射频信号输入首先前置低噪声放大器提升小信号接收灵敏度，然后经过程控步进衰减器，根据信号电平调节衰减量，其后，测控信号经过一个低通滤波器，滤除信号的背景噪声干扰和测量频率范围以外的干扰信号，削弱信号中的多余信息量滤波后，对接收数据进行抗混叠滤波混频处理并执行第一级抽取滤波，信号进入第一混频器产生第一中频信号，混频后的信号经过一个带通滤波器，滤除混频器产生的其他杂散信号，对信号进行二级抽取滤波，得到抽取后信号，混频器通过本地载波与输入中频信号相乘，滤出高频分量得到混频输出信号，通过数字下变将输入的中频信号转变为基带信号，然后对高中频的上变频，输出宽带高本振信号，对该本振信号进行精细的调整，实现载波频率变化的跟踪。
5.如权利要求4所述的5g融合处理测控信号的方法，其特征在于：本振信号经过锁相环与10mhz频率参考鉴相完成锁定，在鉴频器前加入数字agc,调整鉴频输入信号的幅度，并根据agc信号强度给出信号失锁指示。经过带通滤波器后的信号进入第二混频器，与固定本振频率信号混频，将第一中频信号下变频到第二中频低中频频率上，经过相关的滤波处理后，再经过一系列杂散抑制、幅度补偿和湍口匹配后，利用数字agc模块调整后的输出信号agci和agcq进行鉴频操作，鉴频器输出为待解调的遥控副载波信号和环路滤波输出的频率精确调整分量，由基带发生器模块为当前要实现的调制类型提供相应格式的基带信号，然后送给射频...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤辉，
申请(专利权)人：成都中科比智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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