一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端鏈路的仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信系統(tǒng)級仿真方法，具體為一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端 鏈路的仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線鏈路是指對無線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路，是在發(fā)送端和接收端之 間的一個看不見的傳輸鏈路銜接。在衛(wèi)星移動通信中，不同種類的收發(fā)設(shè)備形成了不同種 類的傳輸鏈路，由于對鏈路性能要求不同，需要采用的不同物理層傳輸技術(shù)。
[0003] 我們將端到端鏈路定義為從信源節(jié)點(diǎn)到信宿節(jié)點(diǎn)間的鏈路，運(yùn)里的信源節(jié)點(diǎn)是指 業(yè)務(wù)離開地面的最后一個節(jié)點(diǎn)，而業(yè)務(wù)此前在陸地通信系統(tǒng)中的處理則不在平臺仿真范圍 內(nèi)；同樣，信宿節(jié)點(diǎn)是指業(yè)務(wù)進(jìn)入地面系統(tǒng)的第一個節(jié)點(diǎn)，此后業(yè)務(wù)在陸地通信系統(tǒng)中的處 理則不再平臺仿真范圍內(nèi)。
[0004] 端到端鏈路仿真模塊的主要任務(wù)是仿真業(yè)務(wù)從信源節(jié)點(diǎn)到信宿節(jié)點(diǎn)的傳輸過程， 包括數(shù)據(jù)在各個協(xié)議層經(jīng)過的處理W及在物理信道中的傳輸。端到端鏈路仿真一方面要再 現(xiàn)目標(biāo)鏈路的傳輸環(huán)境，另一方面，需要模擬數(shù)據(jù)在實(shí)際鏈路中的傳輸過程。為了對端到端 鏈路進(jìn)行建模，我們首先對實(shí)際端到端鏈路的處理過程進(jìn)行解析，W期建立架構(gòu)統(tǒng)一、實(shí)現(xiàn) 靈活的端到端鏈路仿真模型。
[0005] 此外，在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星站負(fù)責(zé)接收來自關(guān)口站和多類型終端的業(yè)務(wù) 請求，并在控制站信令的控制下將數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)終端或者目標(biāo)關(guān)口站。星上轉(zhuǎn)發(fā)有兩 種模式，即透明轉(zhuǎn)發(fā)和非透明轉(zhuǎn)發(fā)，非透明轉(zhuǎn)發(fā)也叫再生處理轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)模式是按衛(wèi)星節(jié)點(diǎn) 是否對電波信號做相關(guān)協(xié)議層處理（即對信號解調(diào)譯碼，然后再編碼調(diào)制)來劃分，例如，衛(wèi) 星轉(zhuǎn)發(fā)器不對無線信號進(jìn)行協(xié)議層處理的轉(zhuǎn)發(fā)模式叫透明轉(zhuǎn)發(fā)，反之則是非透明轉(zhuǎn)發(fā)。另 夕h地面網(wǎng)關(guān)對無線信號的處理方式與衛(wèi)星非透明轉(zhuǎn)發(fā)器類似。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端 鏈路的仿真方法，能夠動態(tài)適應(yīng)得到各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎隆⑿l(wèi)星移動通信仿真平臺端到端鏈路 載干噪比。
[0007] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[000引一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端鏈路的仿真方法，包括如下步驟，
[0009] 步驟1，根據(jù)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)提供的目標(biāo)端到端鏈路的ID序列，通過遍歷衛(wèi)星移 動通信系統(tǒng)中的鏈路鏈表，獲取目標(biāo)端到端鏈路結(jié)構(gòu)；
[0010] 步驟2, W目標(biāo)端到端鏈路結(jié)構(gòu)中對無線信號進(jìn)行非透明轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)器和地面網(wǎng) 關(guān)為分割點(diǎn)，將目標(biāo)端到端鏈路分割成若干條中間鏈路；
[0011] 步驟3, W每一條中間鏈路中的轉(zhuǎn)發(fā)器為分割點(diǎn)，將每一條中間鏈路分割成若干條 相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路；
[0012]步驟4,計算出步驟3中得到的每一條相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載干噪比；
[OOU]步驟5,根據(jù)每一條中間鏈路的結(jié)構(gòu)W及步驟4中得到的每一條相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的 載干噪比，并計算每一條中間鏈路的載干噪比；
[0014] 步驟6,根據(jù)步驟5中所得中間鏈路的載干噪比，W及衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)提供的信 號調(diào)制和編碼方式查誤碼率表，獲得當(dāng)前仿真時隙的誤碼率，根據(jù)推衍規(guī)則得到鏈路的誤 塊率，最后存儲該結(jié)果；由此完成衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中端到端鏈路仿真。
[0015] 優(yōu)選的，步驟1中，通過順序獲取目標(biāo)端到端鏈路上接入的所有通信節(jié)點(diǎn)ID得到ID 序列，獲取目標(biāo)端到端的結(jié)構(gòu)；所述通信節(jié)點(diǎn)IDWX巧的形式表示，其中字符X代表節(jié)點(diǎn)類 型，取1、2、3,分別代表衛(wèi)星站、地面網(wǎng)關(guān)站、地面終端;字符Y取0(n到999的自然數(shù)編號，代 表的站點(diǎn)的標(biāo)號。
[0016] 優(yōu)選的，步驟4中，計算每一條相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載干噪比包括如下步驟，
[0017]步驟4.1，根據(jù)如下公式得至喊相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載噪比為，
[0018]民]=W + 倘-U'。叫 + 晦-LK . B];
[0019]其中，Pt、Gt分另懐示該相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路上發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率和天線增益;Loss 為路徑損耗；（G/T)r表示接收節(jié)點(diǎn)的品質(zhì)因數(shù);K為玻爾茲曼常數(shù);B為無線電波帶寬；中括 號表不取地值；
[0020]步驟4.2，遍歷衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的鏈路鏈表，做干擾判斷并根據(jù)上式做干擾計 算，最后根據(jù)下式計算該相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載干比：
[002。間=腳 + 腳-[io巧]+ 陽]-S擔(dān) 1 試=1{巧丸。]+ [G",J - [1。5卻 J + [G化n] };
[0022] 其中，k為其他端到端鏈路編號，n為端到端鏈路k中對該相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的干擾鏈 路編號，k和n均為自然數(shù)，M和N分別取k和n的最大取值;Gr為接收節(jié)點(diǎn)的接收天線增益； p/t,k,n表示干擾鏈路發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率;G^t,k,n干擾鏈路發(fā)射節(jié)點(diǎn)天線在干擾方向上的 增益;Loss/、。表示信號在干擾鏈路發(fā)射節(jié)點(diǎn)到該相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的接收節(jié)點(diǎn)之間傳輸所 經(jīng)歷的損耗;G^r,k,n為該干擾鏈路接收節(jié)點(diǎn)天線在干擾方向上的接收增益；
[0023] 步驟4.3,根據(jù)得到該相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載噪比和載干比，W及如下公式得到該相 鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路的載干噪比為，
[0025] 進(jìn)一步，步驟5中，計算每一條中間鏈路的載干噪比的計算方法由下式確定：
[0027] 其中，J為該中間鏈路中所包含的節(jié)點(diǎn)的個數(shù)為。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益的技術(shù)效果：
[0029] 本發(fā)明提出了一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端鏈路仿真的方法。它將端到 端鏈路按照傳輸模式和轉(zhuǎn)發(fā)器處理信號方式分割成若干條聯(lián)系更緊密的P2P鏈路，之后再 一次分割運(yùn)些P2P鏈路，使之成為最基本的=類N2N鏈路，然后分別計算它們各自的鏈路載 干噪比，最后再將它們按照相應(yīng)公式整合起來即可。該方法可行之簡便有效的統(tǒng)計任何一 條端到端鏈路的性能參數(shù)。另外，由于該方法并沒有局限于某一種通信衛(wèi)星，比如同步軌道 (GEO)衛(wèi)星、中軌道(MEO)衛(wèi)星移動和低軌道化EO)衛(wèi)星，故它能動態(tài)適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎隆?衛(wèi)星移動通信仿真平臺端到端鏈路的仿真。
【附圖說明】
[0030] 圖1本發(fā)明實(shí)例中所述的鏈路仿真的方法流程框圖。
[0031] 圖2本發(fā)明實(shí)例中所述的單跳轉(zhuǎn)發(fā)的端到端鏈路結(jié)構(gòu)框圖。
[0032] 圖3本發(fā)明實(shí)例中所述的單跳透明轉(zhuǎn)發(fā)鏈路協(xié)議層次結(jié)構(gòu)框圖。
[0033] 圖4本發(fā)明實(shí)例中所述的單跳非透明轉(zhuǎn)發(fā)鏈路協(xié)議層次結(jié)構(gòu)框圖。
[0034] 圖5本發(fā)明實(shí)例中所述的兩跳透明轉(zhuǎn)發(fā)的端到端鏈路結(jié)構(gòu)框圖。
[0035] 圖6本發(fā)明實(shí)例中所述的兩跳透明轉(zhuǎn)發(fā)鏈路協(xié)議層次結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0037] 為了對運(yùn)些鏈路進(jìn)行建模仿真，我們首先對運(yùn)幾種典型傳輸模式的鏈路構(gòu)成W及 相應(yīng)數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行分析。從后面的分析中我們可W看到，一條端到端(T2T)傳輸鏈路通 常由一個或者多個相鄰節(jié)點(diǎn)間(P2P)的鏈路構(gòu)成?？紤]到有的節(jié)點(diǎn)未對信號做協(xié)議處理，運(yùn) 里的P2P鏈路也就是中間鏈路，僅指存在協(xié)議處理的相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈路，例如在單跳透明轉(zhuǎn) 發(fā)鏈路中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器僅對信號進(jìn)行了功率放大和載頻轉(zhuǎn)化處理，而未對信號進(jìn)行譯碼接 收，因此其處理過程可W等效為信道的特性。在下面對各種傳輸模式中端到端鏈路的描述 將沿用上面關(guān)于T2T鏈路和P2P鏈路的定義，另外，為了簡便起見，我們將一條T2T(或P2P)鏈 路上兩相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路稱為N2N鏈路，即相鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路。
[0038] 具體的，本發(fā)明一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)級仿真中端到端鏈路仿真的方法，具體步 驟如下：
[0039] 1)根據(jù)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)提供的目標(biāo)端到端鏈路的ID序列，通過遍歷衛(wèi)星移動通 信系統(tǒng)中的鏈路鏈表，獲取目標(biāo)T2T鏈路結(jié)構(gòu)，并將其分割成若干P2P鏈路；
[0040] a)獲取T2T鏈路的結(jié)構(gòu)，仿真中通過順序獲取目標(biāo)T2T鏈路上接入的所有通信節(jié)點(diǎn) 的ID來實(shí)現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)ID Wx巧的形式表示，其中字符X代表的節(jié)點(diǎn)的類型，它可W取1、2、3，分別 代表衛(wèi)星站、地面網(wǎng)關(guān)站、地面終端；字符Y取OOl到999的自然數(shù)標(biāo)號，代表的是站點(diǎn)的標(biāo) 號，比如ID為3012的節(jié)點(diǎn)，表示是標(biāo)號為012的地面終端。
[0041 ] b)把一條T2T鏈路分割成若干條P2P鏈路。
[0042] 下面結(jié)合單跳衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)鏈路模型、單跳衛(wèi)星非透明轉(zhuǎn)發(fā)鏈路模型和兩跳衛(wèi)星 透明轉(zhuǎn)發(fā)模型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議層次結(jié)構(gòu)圖來具體說明分割的過程。
[0043] 情況一，圖2給出了單跳轉(zhuǎn)發(fā)的端到端鏈路結(jié)構(gòu)。
[0044] 單跳轉(zhuǎn)發(fā)的端到端鏈路結(jié)構(gòu)比較簡單，數(shù)據(jù)傳遞過程可簡述為：由