多普勒频移

dBm卫星信道仿真系统提供一套低成本、省时、可重复的测试解决方案，包括卫星到地面站、无人机、移动台等射频链路测试。系统工程师利用精确信道模拟（包括传播时延，路径损耗，相位偏移和多普勒频移等）为卫星、地面处理设备和移动收发器三者间的闭环测试创造逼真的全双工链路场景。该设备可以模拟大的链路时延、深的多普勒频移（特别是与低轨道卫星通信）和雨衰的平坦衰落模式。随着越来越多的移动应用场景的通信系统的出现，多径衰落尤为突出，同时，随着典型的模拟应用场景包含与一两个固定或移动台间的通信（通过卫星通信链路），模拟软件必需具备大量的独立信道。

由于当前的空口测试和未来的原来越多的基于移动应用的通信系统，我们提供的卫星信道模拟器具有现场硬件升级能力，满足后续多径模拟的需求。由于DSP不能够处理宽带信号，所以硬件上采用了基于FPGA的结构体系和算法。该卫星信道模拟器在每个信道上可以模拟最多六路多径分量，用于仿真Rayleigh和Rician衰落环境。且每个通道可单独或同时模拟瑞利衰落和莱斯衰落。同时，该模拟器也能够升级，在链路上叠加非相关的加性高斯白噪声，用于Eb/No误比特率测试。

dBm公司拥有一个标准的卫星信道模拟产品（AE9000系列），用于模拟卫星与地面站或卫星间的射频链路，能够模拟多种不同的卫星轨道，包括低地球轨道，中地球轨道，同步轨道和对地静止轨道等。SLE系列主要运行在140MHz中频，一台设备可以提供四路独立通道。

AE9000产品的硬件结构基于FPGA，能够有效模拟各种信号恶化（多普勒，时延，衰落，相移等）；FPGA算法可以模拟多径的瑞利衰落和莱斯衰落，同时，信道中可以加入高斯白噪声。如果用户已经购买设备又想具备上述功能，只需购买相应功能的授权码即可。

由于AE9000产品在中频工作，但用户的实际应用一般工作在射频（L，S，Ku，Ka等波段）。一般来说L波段的上下变频模块可以内置在设备中。

对于该方案的配置，我们共有3台SLE设备。在一台SLE中内置4路L波段的上下变频模块，内部射频变频器最大的输出电平为0dBm。

全系列产品可通过网口远程控制，同时可置于IEEE-802无线网络中。用户可以通过GUI应用软件对仪器进行程序控制。最终用户可以通过调用随机器一起提供的dll文件来编写自己的脚本程序来远程控制本系统。

AE9000是一台基于实验室应用的仪器，它可以模拟自由空间传输中射频信号的劣化情况，包括叠加各种衰落参数于信号上。这些衰落包括：1）时延，2）频率偏移（载波多普勒频移），3）自由衰减，4）白噪声（可选），5）多径衰落，6）可调L波段频率控制。可以通过仪表前端按键或者远程网口控制。

每个参数可以设置成一个固定值，同时也可以动态设置各个参数。动态的参数值可以基于通过SATGEN软件产生的数据文件，（SATGEN程序能够自动生成星历卫星数据文件）。动态时延，动态载波多普勒，动态自由衰减和动态高斯白噪声的参数更新率的范围可以设定从1ms到1000ms之间。动态RF信号频率和动态多径参数的更新频率为1秒。SATGEN软件产生的每个数据文件的点数是不限的，但所有数据文件的总长度受限于AE存储器容量。在参数动态变化的过程中，射频输出信号的相位仍然连续；而时延不同导致了码片速率的变化。

在动态模式下，AE根据数据文件和所设定的更新速率顺序地更新各个参数。用户可以选择基于内部时钟的参数更新速率，或者基于外部时钟的参数更新速率。在每个时钟的上升沿到达时，系统会自动按照数据文件内下一个点的数据更新参数。如果使用更高精度的外部触发信号，那系统将更为精确地更新数据文件。

时延和多普勒频移参数的准确性与10MHz参考时钟的精度强相关。SLE900产品既可以使用内部参考时钟，也可以使用外部10MHz参考时钟。为了确保仪表的高精度，同时与其他设备同步，一般在测试系统中使用共同的外部10MHz参考。

AE9000可配置使用内部射频上下变频器,选取L波段的射频信号，（如果使用L波段射频变频器），或者是中频频率为70MHz或者140MHz（取决于参数配置，），下变频为对应的IQ分量。然后量化，写入FIFO存储系统。基于FPGA架构的数字信号处理系统用于仿真叠加信号时延和其他劣化参数，例如高斯白噪声（AWGN），多径瑞利和莱斯衰落等。信号的衰减模拟也是在数字部分完成，系统内置数字RMS功率计用于精确地测量信号功率。如果AE9000工作在静态参数模式，信号的时延参数可以精确到0.1ns步进。当工作在动态模式时，时延的变化率范围从0.5ps/秒到20ms/秒（光速*2%）。因此该设备可以模拟所有卫星（包括低轨道，中轨道，同步轨道和极地轨道等）和无人机/移动地面站之间的各种延时特性。系统结构框图如下所示：

一旦模拟产生的时延和其他劣化参数叠加于数字信号之上后，该数字信号会被转换回模拟形式，同时在转换期间加入频率偏移参数偿用于模拟载波信号偏移。所有变化的信号时延都是相位连续的。作为变化的时延和非频率相关多普勒频移的函数，信号带宽会随着码片速率的变化而相应的压缩或者展宽。