1.项目描述?工作内容描述?

  我们实验室的这个项目,是国自然科学基金项目,目的是为了对低轨卫星的频谱占用情况进行分析,期望可以在大数据分析下找出低轨卫星链路的频谱规律。但是由于低轨卫星的技术限制,我们无法获得卫星频谱实测数据,所以需要仿真生成。如下图:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
研究过程简介:
STK的工作:
(1)STK铱星系统建模
(2)从STK中导出参数(fd Lfs Eb/No)
Matlab的工作:
(3)MATLAB频率源产生时域波形
(4)对时域波形进行参数(fd Lfs Eb/No)调制
(5)分析频谱图
(6)保存数据
研究过程详细

  • (1)STK铱星系统建模

Iridium 是目前世界上唯一支持包括两极在内的全球无缝覆盖服务的系统,采用星间链路组网,不依赖全球布站实现用户间互通。一代系统于1998 年5 月建成,二代系统Iridium NEXT 于2007 年启动。
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
a.卫星星座设置
现阶段,Walker 星座是世界上卫星导航系统布局时常选用的。Walker 星座是圆形轨道,是由一组在相同轨道倾角与周期运行的圆轨道卫星组成,记作Walker T/P。所有轨道上面的卫星等间距分布均匀,每个轨道面之间的升交点经度间距呈相同角度分布均匀,为此W=T乘以P,即同轨道面的卫星个数乘以轨道面个数=卫星数量。星座示意图如图二:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
图2.卫星星座模型:walker星座(仿照铱星,建立的6*11=66颗Leo卫星星座)

b.地球站设置
场景1:单地球发射站模型

在地面建两个典型频率源,GEO信号源与雷达(Radar)信号源。

场景2:多地球发射站模型
多地球发射站发射的都是GEO信号源。
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
c.建立连接
空间卫星和地球站设置好之后,还要建立星座连接(Constellation),再添加到通信(Communication)模块之后才能建立好一个完整的低轨卫星通信系统。

  • (2)STK导出参数(fd Lfs Eb/No)
    低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
  • (3)MATLAB:频率源产生时域波形

地面站两个典型信号源(指数形式):
①GEO信号源:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
②Radar信号源:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
对指数形式的信号源取实部即可得到余弦形式的信号源:
①GEO信号源:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
②Radar信号源:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
信号源写成指数形式是为了方便后面的参数调制。

  • (4)对时域波形进行参数(fd Lfs Eb/No)调制

以GEO信号源为例,进行参数调制。

这三个参量(fd Lfs Eb/No)都是由STK得到的,导入到Matlab中用于调制MATLAB中仿真产生的频率源时域波形。参数调制后的公式如下:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
调制的参数在{ }中,其中
①Dlta 为相位差,由路径损耗Lfs推导获得:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
②fd 为多普勒频移;
③n(t)为高斯白噪声,可由比特信噪比Eb/No推导获得:
低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)

  • (5)分析频谱图
    低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
    低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)低轨卫星频谱感知占用建模(实验室项目)
  • (6)保存数据

2.项目中遇到的困难?如何解决的?

卫星星座的选择,参数设置,地球站发射信号源的设置(TDMA、FDMA),数据采集处理等。

3.项目中有没有遇到让你感到特别为难的事情?你是怎么处理的?

后续补充。

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