多普勒頻移

dBm衛(wèi)星信道仿真系統(tǒng)提供一套低成本、省時(shí)、可重復(fù)的測試解決方案，包括衛(wèi)星到地面站、無人機(jī)、移動臺等射頻鏈路測試。系統(tǒng)工程師利用精確信道模擬（包括傳播時(shí)延，路徑損耗，相位偏移和多普勒頻移等）為衛(wèi)星、地面處理設(shè)備和移動收發(fā)器三者間的閉環(huán)測試創(chuàng)造逼真的全雙工鏈路場景。該設(shè)備可以模擬大的鏈路時(shí)延、深的多普勒頻移（特別是與低軌道衛(wèi)星通信）和雨衰的平坦衰落模式。隨著越來越多的移動應(yīng)用場景的通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，多徑衰落尤為突出，同時(shí)，隨著典型的模擬應(yīng)用場景包含與一兩個(gè)固定或移動臺間的通信（通過衛(wèi)星通信鏈路），模擬軟件必需具備大量的獨(dú)立信道。

由于當(dāng)前的空口測試和未來的原來越多的基于移動應(yīng)用的通信系統(tǒng)，我們提供的衛(wèi)星信道模擬器具有現(xiàn)場硬件升級能力，滿足后續(xù)多徑模擬的需求。由于DSP不能夠處理寬帶信號，所以硬件上采用了基于FPGA的結(jié)構(gòu)體系和算法。該衛(wèi)星信道模擬器在每個(gè)信道上可以模擬最多六路多徑分量，用于仿真Rayleigh和Rician衰落環(huán)境。且每個(gè)通道可單獨(dú)或同時(shí)模擬瑞利衰落和萊斯衰落。同時(shí)，該模擬器也能夠升級，在鏈路上疊加非相關(guān)的加性高斯白噪聲，用于Eb/No誤比特率測試。

dBm公司擁有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星信道模擬產(chǎn)品（AE9000系列），用于模擬衛(wèi)星與地面站或衛(wèi)星間的射頻鏈路，能夠模擬多種不同的衛(wèi)星軌道，包括低地球軌道，中地球軌道，同步軌道和對地靜止軌道等。SLE系列主要運(yùn)行在140MHz中頻，一臺設(shè)備可以提供四路獨(dú)立通道。

AE9000產(chǎn)品的硬件結(jié)構(gòu)基于FPGA，能夠有效模擬各種信號惡化（多普勒，時(shí)延，衰落，相移等）；FPGA算法可以模擬多徑的瑞利衰落和萊斯衰落，同時(shí)，信道中可以加入高斯白噪聲。如果用戶已經(jīng)購買設(shè)備又想具備上述功能，只需購買相應(yīng)功能的授權(quán)碼即可。

由于AE9000產(chǎn)品在中頻工作，但用戶的實(shí)際應(yīng)用一般工作在射頻（L，S，Ku，Ka等波段）。一般來說L波段的上下變頻模塊可以內(nèi)置在設(shè)備中。

對于該方案的配置，我們共有3臺SLE設(shè)備。在一臺SLE中內(nèi)置4路L波段的上下變頻模塊，內(nèi)部射頻變頻器最大的輸出電平為0dBm。

全系列產(chǎn)品可通過網(wǎng)口遠(yuǎn)程控制，同時(shí)可置于IEEE-802無線網(wǎng)絡(luò)中。用戶可以通過GUI應(yīng)用軟件對儀器進(jìn)行程序控制。最終用戶可以通過調(diào)用隨機(jī)器一起提供的dll文件來編寫自己的腳本程序來遠(yuǎn)程控制本系統(tǒng)。

AE9000是一臺基于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的儀器，它可以模擬自由空間傳輸中射頻信號的劣化情況，包括疊加各種衰落參數(shù)于信號上。這些衰落包括：1）時(shí)延，2）頻率偏移（載波多普勒頻移），3）自由衰減，4）白噪聲（可選），5）多徑衰落，6）可調(diào)L波段頻率控制?？梢酝ㄟ^儀表前端按鍵或者遠(yuǎn)程網(wǎng)口控制。

每個(gè)參數(shù)可以設(shè)置成一個(gè)固定值，同時(shí)也可以動態(tài)設(shè)置各個(gè)參數(shù)。動態(tài)的參數(shù)值可以基于通過SATGEN軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件，（SATGEN程序能夠自動生成星歷衛(wèi)星數(shù)據(jù)文件）。動態(tài)時(shí)延，動態(tài)載波多普勒，動態(tài)自由衰減和動態(tài)高斯白噪聲的參數(shù)更新率的范圍可以設(shè)定從1ms到1000ms之間。動態(tài)RF信號頻率和動態(tài)多徑參數(shù)的更新頻率為1秒。SATGEN軟件產(chǎn)生的每個(gè)數(shù)據(jù)文件的點(diǎn)數(shù)是不限的，但所有數(shù)據(jù)文件的總長度受限于AE存儲器容量。在參數(shù)動態(tài)變化的過程中，射頻輸出信號的相位仍然連續(xù)；而時(shí)延不同導(dǎo)致了碼片速率的變化。

在動態(tài)模式下，AE根據(jù)數(shù)據(jù)文件和所設(shè)定的更新速率順序地更新各個(gè)參數(shù)。用戶可以選擇基于內(nèi)部時(shí)鐘的參數(shù)更新速率，或者基于外部時(shí)鐘的參數(shù)更新速率。在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)會自動按照數(shù)據(jù)文件內(nèi)下一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)更新參數(shù)。如果使用更高精度的外部觸發(fā)信號，那系統(tǒng)將更為精確地更新數(shù)據(jù)文件。

時(shí)延和多普勒頻移參數(shù)的準(zhǔn)確性與10MHz參考時(shí)鐘的精度強(qiáng)相關(guān)。SLE900產(chǎn)品既可以使用內(nèi)部參考時(shí)鐘，也可以使用外部10MHz參考時(shí)鐘。為了確保儀表的高精度，同時(shí)與其他設(shè)備同步，一般在測試系統(tǒng)中使用共同的外部10MHz參考。

AE9000可配置使用內(nèi)部射頻上下變頻器,選取L波段的射頻信號，（如果使用L波段射頻變頻器），或者是中頻頻率為70MHz或者140MHz（取決于參數(shù)配置，），下變頻為對應(yīng)的IQ分量。然后量化，寫入FIFO存儲系統(tǒng)?；贔PGA架構(gòu)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)用于仿真疊加信號時(shí)延和其他劣化參數(shù)，例如高斯白噪聲（AWGN），多徑瑞利和萊斯衰落等。信號的衰減模擬也是在數(shù)字部分完成，系統(tǒng)內(nèi)置數(shù)字RMS功率計(jì)用于精確地測量信號功率。如果AE9000工作在靜態(tài)參數(shù)模式，信號的時(shí)延參數(shù)可以精確到0.1ns步進(jìn)。當(dāng)工作在動態(tài)模式時(shí)，時(shí)延的變化率范圍從0.5ps/秒到20ms/秒（光速*2%）。因此該設(shè)備可以模擬所有衛(wèi)星（包括低軌道，中軌道，同步軌道和極地軌道等）和無人機(jī)/移動地面站之間的各種延時(shí)特性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

一旦模擬產(chǎn)生的時(shí)延和其他劣化參數(shù)疊加于數(shù)字信號之上后，該數(shù)字信號會被轉(zhuǎn)換回模擬形式，同時(shí)在轉(zhuǎn)換期間加入頻率偏移參數(shù)償用于模擬載波信號偏移。所有變化的信號時(shí)延都是相位連續(xù)的。作為變化的時(shí)延和非頻率相關(guān)多普勒頻移的函數(shù)，信號帶寬會隨著碼片速率的變化而相應(yīng)的壓縮或者展寬。