[发明专利]一种多普勒模拟方法

说明书

本发明公开了一种多普勒模拟方法，涉及通信和测控系统中的信道模拟领域。本发明首先根据移动平台的运动速度和加速度进行多普勒频移计算，然后提炼出频率变化模型，接着根据频率变化生成时间‑频率存储表，再根据最大多普勒频移与表格中最大频率的比值，产生加权系数，最后将频率与加权系数相乘，再将频率转换为频率控制字，送进NCO输出最终多普勒频移信号。本发明可以简单方便地模拟多普勒频率变化情况，模拟各种移动平台的高动态环境，为通信测控系统的调试、测试、实验提供必要的信道状态。

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别是指一种多普勒模拟方法。

背景技术

对于卫星通信及测控系统来说，卫星和高动态平台的移动，不可避免地会使卫星通信系统的载波产生多普勒效应。

对于卫星通信及测控系统的多普勒频移的模拟，大部分都是采用卫星信道模拟器来实现。使用卫星信道模拟器，可以模拟真实状态的卫星通信中的信道特性。目前，针对卫星信道的模拟器的研究，已经取得非常大的进展，许多公司的产品都已投入商用。但是，这些信道模拟器的多普勒频移模拟的范围有限，且工作频率范围、带宽等都是有限的，不能灵活工作于任意频段，更重要的是，这些仪器大部分体积庞大，使用不方便。因此设计一款纯数字、灵活使用的信道模拟方式很有必要。

发明内容

针对上述背景技术中的缺点，本发明提出了一种多普勒模拟方法。本发明可以简单方便地模拟多普勒频率变化情况，模拟各种移动平台的高动态环境，为通信测控系统的调试、测试、实验提供必要的信道状态。

本发明的目的是这样实现的：

一种多普勒模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据移动平台的运动速度v和加速度a，计算移动平台的多普勒频移f和变化率d：

f＝f₀·v/c

d＝f₀·a/c

其中，c为光速，f₀为工作频点；

(2)根据移动平台的运动特征，确定多普勒频移模型，得出多普勒频移模型的周期T，进而得出多普勒频移模型的频率ω＝1/T；

(3)根据一个周期T内，多普勒频移f随时间的变化规律，画出时刻t与多普勒频移f的t-f关系图，并生成存储表Tab1，Tab1存储的内容是时刻t与多普勒频移f的对应关系，0≤t≤T；

(4)实际应用中，时刻t的取值为0到+∞，将时刻t对T取余，即mod(t/T)，得到addr，将addr作为地址，查表Tab1，得出多普勒频移f；

(5)将步骤(4)中查表所得的多普勒频移f，根据硬件工作时钟频率，转换为频率控制字fcw1；

(6)根据最大多普勒频移f_max与最大频率控制字fcw1_max的比值，产生加权系数K，将步骤(5)输出的频率控制字fcw1与K相乘，得到fcw2；

(7)将fcw2转换为位宽为N的二进制数，然后送入数控振荡器，得到输出结果Carr1(t)，即为多普勒载波；将Carr1(t)，进行90度移相，得到正交载波Carr2(t)；

(8)若输入信号为数字信号，则将输入的I、Q信号与Carr1(t)和Carr2(t)进行复数相乘，若输入信号为模拟信号，则将输入信号与Carr1(t)相乘，完成多普勒模拟。

进一步地，步骤(2)中，多普勒频移模型为正弦模型、三角模型、线性模型或常数模型；

当多普勒频移模型为正弦模型或三角模型时，多普勒频移的变化周期T根据最大多普勒频移f_max和最大变化率d_max求得；