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卫星通讯的通道仿真和测验原理

当今正在开发的先进宽带通信卫星的设计、制造和部署成本都较高。卫星设计者尽量增加卫星的有效载荷能力,以便在投入使用之后能够最大限

  当今正在开发的先进宽带通讯卫星的规划、制作和布置本钱都较高。卫星规划者尽量添加卫星的有用载荷才能,以便在投入运用之后可以最大极限地获取赢利。

Shin公司的新一代互联网协议(IP)卫星IPSTAR总容量到达了40Gbps,据称是现有卫星容量的40倍。美国休斯网络体系公司的SPACEWAY每个点波束的下行链路数据速率为800Mbps。现代信息技能需更宽的卫星传输带宽。

  对规划卫星的工程师来说,这意味着:由于先进的通讯卫星要求最大极限地添加数据速率和容量,所以留给规划者的差错余度很小。假如未能剖析或许考虑到任何相关参数或许实在效应,都或许导致设备功用下降,然后削减收益。与此相反的状况是规划过于细致,亦即由于考虑了一切不知道要素或许依照最差状况来规划而导致参数余度过大,然后添加了不必要的本钱、部件、分量和复杂度。

  图1给出了传统“弯管”式卫星下行链路的全体示意图,它包含了首要的部件,但卫星部分只显示了一个转发器图画。实践上,一个卫星或许带有30到50个转发器。

图1:“弯管”式卫星下行链路示意图

AAZSZSZ每个部件都有会下降体系全体功用的不抱负功用。下降体系全体功用的最首要、最根本原因是热噪声。可以经过载波功率来设置信道内的载噪比(CNR)或许信噪比(SNR)。在特定的信噪比和带宽状况下,可经过香农规律来界说每秒钟的最大信道容量(位数),但在实践操作中永久不会到达这个最大值。为保证最佳体系规划,有必要准确模仿信道内一切实在存在的坏损。

仿真测验解决方案

  全面、实在的通讯通道仿真是规划和验证的需求。针对卫星通讯事务开展的需求,规划人员需求更为有用的仿真测验设备,要求它具有宽带仿真和测验功用,实在地模仿通道中环境坏损要素、以及通道中各部件对体系的影响。这样,规划人员才能在规划阶段有用地操控规划余度,一起满意本钱、可靠性和容量的要求。

  现在,卫星体系规划者在规划过程中可以运用若干种辅助东西。规划模仿和测验东西首要有以下三种:核算机建模和模仿东西、制作和发射试验卫星、卫星通道模仿器。

  凭借核算机建模和模仿东西,规划者可以树立多种信道坏损的模型,并经过模型归纳考虑体系的全体功用。这些东西可以完结根本规划,并进行功用评价。此类软件用于台式机和高档工作站。为得到准确的成果,即便运用最快的处理器也需求花费很多的核算时刻,这样就约束了模仿目标的数量,也约束了可以剖析的归纳坏损模型。这些模型也或许并没有正确反映实践状况。

  此外,有的公司或许单位现已制作并发射了试验卫星,以便在实在环境中经过实在的硬件和软件来检测新的通讯技能和理念。这些卫星包含ACT、Artemis、Kopernikus、N-Star、Superbird以及Italsat F1。这些卫星的制作本钱贵重,但它们为当今宽带卫星规划的精密技能和界说办法供给了颇有价值的试验环境。卫星坐落整个规划金字塔的塔尖,它们的功用经过规划来确认,因而根据需求更改技能标准的地步很小,一起也很难经过更改坏损机制来检测它们对体系全体功用的影响。

  卫星信道模仿器把测验环境和模仿环境很好地结合起来,为用户供给所需的准确度和实时功用。Aeroflex出产的Celerity CS80000宽带信道模仿器(BCS)系列便是很好的比如。这些模仿器在试验室中经过受控的、准确的、可重复的方法创立带有坏损机制的实在信道。由于这些信道是带有宽带射频输入和输出的实时体系,所以在测验过程中可以运用实在的硬件终端。和软件模型比较,

  这种实时测验可以运转更多检测目标,从而能进行更具体的测验。

  它们的特色如下:安稳的、可重复的模仿,带有界说好的、受控的坏损机制;实时和全带宽信道,可以支撑实在的硬件和快速测验时刻;最坏状况模仿,可以包含任何归纳坏损模型;经过试验室设备来最大极限地削减高本钱测验或许实践卫星测验时刻。

图2:两通道BCS结构框图

Aeroflex通道模仿器的价值体现在:具有十分实在的仿真;带宽高;高动态规模(14 B ADC/DAC W/ 36 MHz BW);低相位瑕疵,并支撑动态推迟更新; 模块化规划,易于晋级;具有丰厚的实在环境坏损挑选,包含动态多谱勒、动态推迟、热噪声、途径丢失、带内搅扰、邻道搅扰、信道载荷、 相位噪声、Rayleigh式微、雨损、群推迟失真、通带内起伏动摇、非线性增益等。

  其它开发测验东西包含宽带信号发生器(BSG)和宽带信号剖析器(BSA)。它们不是信道模仿器,可是可以创立实在的卫星信号和带有坏损机制的环境,并记载和剖析信号信道的功用。

Aeroflex宽带通道模仿器简介

  Aeroflex 宽带信道仿真器模仿(BCS)可认为高速通讯体系,点对点微波和卫星通讯树立准确的和可重复的信道,供给带宽最宽的通道模仿和衔接仿真,完成最全面的搅扰信号模仿。实时的仿真可供给带宽达500MHz、时刻推迟最大达10秒,并一起可供给1至4个独立的通道仿真。BCS可实时为输入信号参加搅扰信号,模仿实践传输通道的搅扰。

  可供给的搅扰信号包含:动态推迟(从地上到GEO卫星住返的短时刻推迟)、动态多普勒、准确的相位噪声、Ricean和 Rayleigh式微、附加白高斯噪声、平式微、雨水式微、附加CW和调制的搅扰信号、通带起伏和相位奇变。用于相关或独立信道的变频器,可以对输入/输出信号进行变频操控。卫星仿真软件包,运用行业标准的TLE组件,可发生24小时的多普勒和推迟仿真文件。Aeroflex的通道模仿已成功应用于多个卫星工程中,用于模仿信号往复途径,可在卫星发射之前对卫星和地上站进行全面测验。

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