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1 引 言
衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)的可行性與質(zhì)量在很大程度上受到衛(wèi)星與移動終端間信道特性的影響。研究這些影響，就需要在一定傳播特性下進(jìn)行實驗。由于條件所限，不可能進(jìn)行實時現(xiàn)場實驗，這在技術(shù)和經(jīng)費上都存在問題，所以采用一個能反映實際星地鏈路特性的信道模擬系統(tǒng)可以降低一些難度太大和成本超高的測試試驗的難度和成本，是一個很好的解決方法。
1.1 國內(nèi)外的研究狀況
目前有很多科研機構(gòu)和高校進(jìn)行這方面的研究，例如：澳大利亞南澳大學(xué)研制出移動衛(wèi)星信道模擬器MSCS-1，該模擬器具有記錄和重放信道數(shù)據(jù)，可調(diào)時延變化，可調(diào)整多普勒頻移等功能；國立交通大學(xué)主要模擬的范例系統(tǒng)是以O(shè)FDMA為基礎(chǔ)的802.16a，特別針對使用者在高速移動的環(huán)境下所做的快速瑞利衰落模擬；電子科技大學(xué)主要是在實時模擬實現(xiàn)低軌衛(wèi)星信道的損耗、噪聲影響、多徑衰落、多普勒效應(yīng)、遮蔽等各種隨機特性與時變特性；國防科技大學(xué)搭建了一個通用的數(shù)字信道模擬器平臺，重點對數(shù)字網(wǎng)傳輸損傷中的誤碼、抖動和溫度漂移等度量指標(biāo)進(jìn)行理論研究和分析……
1.2 本文主要研究內(nèi)容
本文提出了一種能夠很好地反映衛(wèi)星通 信中星地鏈路特性的模擬系統(tǒng)設(shè)計方案。在確定硬件設(shè)計方案之前，搭建了合理的信道仿真模型，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。
2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真模型的建立
根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)衛(wèi)星信道的研究，針對衛(wèi)星信道有很多種的建模方法，如C.LOO模型[1]、CORRAZA模型[2]、LUTZ模型[3]等，這些模型中均假定信道衰落特性服從一定概率分布特性。眾所周知，衛(wèi)星信道中的自由空間傳輸損耗、極化損耗、轉(zhuǎn)發(fā)器的功率損耗等特性最后影響的都是接收端的信噪比。所以，整個衛(wèi)星形地信道從仿真的角度可以看成由包括影響衰落特性部分的衰落信道和影響信噪比特性的AGWN信道部分構(gòu)成。搭建了如圖1所示的仿真模型：
上述模型從數(shù)字域來考慮，假定信源為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，信號經(jīng)過編碼及交織處理以后，送到調(diào)制模塊。調(diào)制信號經(jīng)過衰落噪聲信道模型以后，再經(jīng)過解調(diào)、解交織、譯碼以后，與發(fā)送信號進(jìn)行對比，從而獲得誤碼結(jié)果。
圖1:衛(wèi)星通信系統(tǒng)的仿真模型結(jié)構(gòu)圖
1.信道的選�。弘姴ń�(jīng)過反射、折射、散射等多條路徑傳播到達(dá)接收機后, 總信號的強度服從瑞利分布.同時由于接收機的移動及其他原因,信號強度和相位等特性又在起伏變化,故稱為瑞利衰落。但是對于衛(wèi)星系統(tǒng)，收到的信號中除了經(jīng)反射折射散射等來的信號外,還有從衛(wèi)星直接到達(dá)地面接收機的信號,那么總信號的強度服從萊斯分布,故稱為萊斯（Rice）衰落；另外，一般認(rèn)為衛(wèi)星信道中的噪聲是加性高斯白噪聲(AWGN)。所以模型中的信道選用Rice衰落信道和AWGN信道。
2.調(diào)制解調(diào)方式：衛(wèi)星信道是功率受限信道，一般都采用相位鍵控調(diào)制方式。
3.編解碼方式：在衛(wèi)星通信的離散無記憶信道中，系統(tǒng)發(fā)端采用卷積編碼，收端采用概率譯碼，這是逼近香農(nóng)編碼定理所述的可靠通信最有吸引力的方法。卷積碼概率譯碼技術(shù)分為序列譯碼和Viterbi譯碼兩種，它們在衛(wèi)星信道中都有應(yīng)用，但后者應(yīng)用更為廣泛。交織技術(shù)是一種時間/頻率擴展技術(shù)，它把信道的相關(guān)度減少，在交織足夠大時，交織能把突發(fā)錯誤離散為隨機錯誤，為正確的譯碼創(chuàng)造了更好的條件。模型中采用了卷積碼和矩陣交織。
3 仿真結(jié)果分析
基于上面建立的仿真模型所得到數(shù)據(jù)，經(jīng)過誤碼統(tǒng)計得到仿真結(jié)果，誤碼統(tǒng)計是對仿真得到的誤碼結(jié)果進(jìn)行分析以得到其統(tǒng)計描述，這里采用的統(tǒng)計方法是以固定時間內(nèi)誤碼的發(fā)生次數(shù)（固定比特內(nèi)發(fā)生錯誤的次數(shù)）和誤碼段的長度（每次錯誤持續(xù)的比特數(shù)）為統(tǒng)計對象，這兩種對象的統(tǒng)計特性可足以清晰的描述誤碼結(jié)果的實際分布情況。仿真結(jié)果如圖2、3所示。
圖2：誤碼次數(shù)概率分布圖
圖3：誤碼長度概率分布圖
