1、导言
卫星移动通讯体系所能供给的事务的可行性与质量在很大程度上遭到卫星与移动终端间信道特性的影响。研讨这些影响，就需要在必定传达特性下进行实验。因为条件所限，不可能进行实时现场实验，这在技能和经费上都存在问题，所以选用一个能反映实践星地链路特性的信道模仿体系能够下降一些难度太大和本钱超高的测验实验的难度和本钱，是一个很好的解决办法。
1.1 国内外的研讨状况
现在有许多科研机构和高校进行这方面的研讨，例如：澳大利亚南澳大学研制出移动卫星信道模仿器MSCS-1，该模仿器具有记载和重放信道数据，可调时延改动，可调整多普勒频移等功能；国立交通大学首要模仿的典范体系是以OFDMA为根底的802.16a，特别针对运用者在高速移动的环境下所做的快速瑞利式微模仿；电子科技大学首要是在实时模仿完成低轨卫星信道的损耗、噪声影响、多径式微、多普勒效应、遮盖等各种随机特性与时变特性；国防科技大学树立了一个通用的数字信道模仿器渠道，要点对数字网传输损害中的误码、颤动和温度漂移等衡量目标进行理论研讨和剖析……
1.2 本文首要研讨内容
本文提出了一种能够很好地反映卫星通讯中星地链路特性的模仿体系规划方案。在确认硬件规划方案之前，树立了合理的信道仿真模型，并对仿真成果进行了剖析。
2、卫星通讯体系仿真模型的树立
依据国内外有关卫星信道的研讨，针对卫星信道有许多种的建模办法，如C.LOO模型、CORRAZA模型、LUTZ模型等，这些模型中均假定信道式微特性遵守必定概率散布特性。众所周知，卫星信道中的自由空间传输损耗、极化损耗、转发器的功率损耗等特性终究影响的都是接纳端的信噪比。所以，整个卫星形地信道从仿真的视点能够当作由包含影响式微特性部分的式微信道和影响信噪比特性的AGWN信道部分构成。树立了如图1所示的仿真模型：
上述模型从数字域来考虑，假定信源为二进制数据流，信号经过编码及交错处理今后，送到调制模块。调制信号经过式微噪声信道模型今后，再经过解调、解交错、译码今后，与发送信号进行比照，然后取得误码成果。
图1：卫星通讯体系的仿真模型结构图
1.信道的选取：电波经过反射、折射、散射等多条途径传达抵达接纳机后， 总信号的强度遵守瑞利散布。一起因为接纳机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在崎岖改动，故称为瑞利式微。可是关于卫星体系，收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外，还有从卫星直接抵达地上接纳机的信号，那么总信号的强度遵守莱斯散布，故称为莱斯（Rice）式微；别的，一般认为卫星信道中的噪声是加性高斯白噪声（AWGN）。所以模型中的信道选用Rice式微信道和AWGN信道。
2.调制解调办法：卫星信道是功率受限信道，一般都选用相位键控调制办法。
3.编解码办法：在卫星通讯的离散无记忆信道中，体系发端选用卷积编码，收端选用概率译码，这是迫临香农编码定理所述的牢靠通讯最有吸引力的办法。卷积码概率译码技能分为序列译码和Viterbi译码两种，它们在卫星信道中都有运用，但后者运用更为广泛。交错技能是一种时刻/频率扩展技能，它把信道的相关度削减，在交错满意大时，交错能把突发过错离散为随机过错，为正确的译码发明了更好的条件。模型中选用了卷积码和矩阵交错。
3、仿真成果剖析
根据上面树立的仿真模型所得到数据，经过误码核算得到仿真成果，误码核算是对仿真得到的误码成果进行剖析以得到其核算描绘，这儿选用的核算办法是以固定时刻内误码的发生次数（固定比特内发生过错的次数）和误码段的长度（每次过错继续的比特数）为核算目标，这两种目标的核算特性可足以明晰的描绘误码成果的实践散布状况。仿真成果如图2、3所示。
图2：误码次数概率散布图
图3：误码长度概率散布图
以上的仿真成果是在一组参数（二进制数据率、调制办法、莱斯因子、信噪比（Eb/N0）等）值的条件下得到的仿真成果，当然能够改动参数值得到各种条件下的仿真成果。
有了上面的成果，就能够运用硬件电路完成误码发生电路，然后完成对基带信号参加因为卫星星地信道特性所形成的误码。
4、卫星信道模仿体系的规划
4.1规划思维
信道模仿体系也便是应该精确的模仿实践星地链路的特性。那么一切的特性在数字域对传输信号的影响终究都表现为误码，考虑到星地链路的传输间隔悠远，存在很大的延时特性。卫星线路的信息传输会导致几百毫秒量级的时延，详细的时延巨细取决于卫星轨迹的高度。因而在规划星地信道模仿体系的时分这两个目标便是要考虑和处理的。规划分两部分，即软件部分和硬件部分。软件部分运转于PC机，能够设置参数、核算卫星信道特性、拓扑衔接联系等传递给硬件部分。硬件部分是整个模仿体系的中心，对基带信号进行处理。
4.2硬件方案规划
图4是硬件部分结构框图，硬件的规划应能确保体系的全体功能，拟选用资源丰富的FPGA来完成，该模块是卫星信道模仿器的中心部分，其内部包含着延时和误码模块。因为FPGA片上存储器资源有限，卫星信道的传输时延改动规模较大，因而对传输时延的模仿运用外部SDRAM完成。而误码模块能够经过用户软件下载误码次数和误码长度表来完成。考虑体系要完成多路信号的误码和延时处理及体系的安稳性与可扩展性，FPGA运用Xilinx公司的200万门级的 FPGA芯片XC3S2000，以供给满意的逻辑和片内存储器资源。
上面的规划现已完成，在此渠道上做的测验实验效果很好，且该模仿体系运转安稳。
5、定论
针对卫星通讯链路，直接在卫星信道上展开实验遭到各种条件的约束，并且会花费很多的人力、物力、财力。根据本文所提出的仿真办法和硬件渠道能够树立模仿卫星通讯网络并进行研讨和实验。一起，信道模仿体系的硬件完成能够为卫星通讯体系的工程规划供给强有力的调试手法，具有十分重要的含义。在此根底上能够进一步研讨中低轨信道以及星间链路模仿体系的规划办法。
本文作者立异点：榜首，在基带上完成信道特性的映射，运用数字技能满意模仿特性的数字化，然后使设备的端到端基带调试成为可能。第二：选用了软件仿真和硬件规划相结合的办法：将仿真得到的成果经过用户软件直接运用到了硬件，不只具有验证的效果，并且大大减轻了FPGA规划的难度，也下降了本钱。
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