低轨卫星信道模拟器控制终端设计与实现

论文摘要

近年来,低轨卫星通信得到广泛的应用,并在现代个人通信中发挥越来越重要的作用。卫星移动通信系统中,由于信号受到多普勒效应、阴影遮蔽、多径效应和传播噪声等因素的影响,卫星和移动终端之间的通信信道成为限制通信系统总体性能的关键。在设计新的卫星通信系统前期,研制一个具有良好效果的信道模拟器来模拟信号在传输过程中的特性,可以为选择合适的通信技术(如调制方式、信道编码以及功率控制等)提供有力依据,具有重要的实际意义。本课题设计的卫星信道模拟器应用于星座半实物仿真系统,采用软、硬件仿真相结合的方法,完成多种移动环境下用户终端和星座卫星之间卫星信道特性的模拟。该信道模拟器工作于70MHz中频接口,最多允许三类终端同时接入,六条通道的任意切换及输出。同时,信道衰落模型的参数来源于实际测试数据,可以较真实的体现低轨卫星信道传播特性。本论文主要研究了三方面的内容:第一,在对常用信道模型研究的基础上,选择合适的信道模型并对相关信道特性参数进行分析。根据欧空局测试和分析的结果,卫星移动通信信道的衰落特性不能用单一的概率分布函数来描述,因此本文选用能更加细致描述信道特性变化的三状态切换模型,并将该模型的每一状态简化为Loo模型,从而在性能和实现复杂度之间折中;第二,选定信道模型后,进行了信道模拟器衰落模型的软件仿真,论证方案的可行性;第三,提出了卫星信道模拟器整体实现方案,设计并实现了模拟器控制终端与仿真控制器和硬件仿真平台的接口通信协议,完成系统同步、信道参数控制以及六通道切换控制等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状小结
• 1.3 课题的主要研究内容及结构
• 第2章 LMS 信道模型的研究及信道参数分析
• 2.1 常用信道模型
• 2.1.1 Loo 模型
• 2.1.2 Corazza 模型
• 2.1.3 Lutz 模型
• 2.1.4 信道模型分析
• 2.2 三状态切换信道模型
• 2.3 信道特性参数分析
• 2.3.1 时延分析
• 2.3.2 多普勒频移分析
• 2.3.3 其他大气损耗因子及噪声特性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 信道模拟器的衰落特性仿真
• 3.1 信道衰落特性的实现方案
• 3.2 Loo 分布实现
• 3.3 多普勒频移模块实现
• 3.4 多径衰落模块实现
• 3.5 高斯白噪声模块实现
• 3.6 信道整体传输特性仿真
• 3.7 本章小结
• 第4章 信道模拟器控制终端的设计与实现
• 4.1 系统设计指标
• 4.2 卫星信道模拟器的整体实现方案
• 4.3 仿真控制器接口的设计与实现
• 4.3.1 系统同步的实现
• 4.3.2 网口通信协议设计
• 4.3.3 程序设计实现
• 4.4 信道模拟器信号处理部分接口的设计与实现
• 4.4.1 串口通信协议设计
• 4.4.2 串口通信程序实现
• 4.5 控制界面的设计与实现
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢