基于ADS软件的卫星通信系统仿真平台的搭建

Pr op N AD C c dma P2 Type=NoMultipath Pathlos s =Ye s Env =R u r alAr e a Seed=1234567 Tes t=Ta p1
An tBas e BASE
Gain=30.0 X=120 meter Y=0 meter Height=10 meter
123
Numeric
NumericSink N5 Plot=None Start=0 Stop=1529 ControlSimulation=YES
Demoded_DSSSsignal X4
LPF_ButterworthTimed
TimedSink
L10
Orignal_Signal
Lo s s =0 .0
TimedSink Q Plot = None Start=0 usec Stop=Tstop Cont rolSimulat ion= YES
Port RF_signal Num= 1
RxAntTempK
R16 TempK=150
BPF_ButterworthTimed RxImgFilter Loss=0.0 FCenter=1 GHz PassBandwidth=5 MHz N= 5
关键词：卫星通信；仿真平台；ADS 软件；
中图分类号：TN927
文献标识码：A
Establishing Satellite Communication System Simulation
Platform Based on ADS
Li Xiao-qian,Gong Min,Lin Tao
(1.Institute of the Second Research Academy, CASIC, Beijing 100854, P. R. China) Abstract—the satellite communication interference suppression system simulating platform based on ADS software is proposed. This article establishes the advanced DSSS signal producing and modulating model, transmitter model, receiver model and other models by provided basic ADS models; exploits the new ADS interference producing model and cross relation model compiled by MATLAB; simulates the whole satellite links by ADS soft ware with the single tone interference. ADS software simulation results show that the platform can simulate the whole satellite links , effectively analyze the performance of satellite communication system interfered by single tone and realize the purpose of reducing the cost of experiments, shortening the development cycle, and saving the hardware resource. Keyword: the satellite communication; ADS software; simulating platform
I. 引言
安捷伦公司开发的 ADS 软件是目前最具特色的是半实物
仿真软件。与 MATLAB 等常见系统仿真软件相比，它除了单
独作为计算机软件进行仿真分析外，还可以和安捷伦的微波 信号源以及频谱分析仪、矢量信号分析仪等实物相连，进行
复杂信号产生以及复杂信号分析 [1] 。它把广泛的经过验证的 射频、混合信号和非线性模块工具集成到一个灵活的环境 中。许多通用组件包括各种信号样式，调制模式，频谱波形 显示等都被做成标准的模块，方便用户使用。用户也可以根 据 MATLAB 写好的算法按照一定的格式封装成自己的专用模
调到射频信号送至天线模块 AntMobile，其中 RF_TX_IFin 模 块能很好的模拟发射机非线性部分。通过选用 PropNADCcdma 信道模块的 Type 和 Pathloss 模式来控制多径和信道衰落。 干扰信号则通过 MATLAB 编写好后打包嵌入 ADS 仿真平台， 以上诸过程如图五。
R ec eiv e r X3
SampleAndHold S1 DroopRate=0
Limiter
L9 NLimit=-10 V PLimit=10 V Gain=1
Clock shi_zhong1 TSte p=Ts te p Period=Bit_time/2 Delay=2 usec D uty C y c le=0.5
图 3 卫星通信抗干扰仿真平台
1. 扩频信号发生模块
本 文 利 用 DATA 模 块 来 实 现 基 带 信 号 的 产 生 ， 选 用
Random 模式随机产生基带信号并用 Tstep 和 BitTime 两个参
数来控制仿真步长和码元宽度；然后通过搭建扩频码模块来
实现基带数字信号的扩频，本文选用扩频码为 m 序列 [6] ，
SequencePattern=8
SquareRoot=Yes
Repeat=Yes
Delay=0.4 usec
AntMobile Moving_TR Gain=30.0 X=0.0 meter Y=0.0 meter Height=10 meter Spe ed Ty pe =k m/h r Vx=0.0 Vy=0.0
图 1 卫星通信系统示意图 II. 基于 ADS 搭建的卫星通信系统仿真平台
卫星通信系统主要采用扩频通信技术。根据香农公式利 用扩频码序列将基带信号的频谱展宽就可以换取低信噪比、 任意小的差错概率和接近于信道容量的信息速率来传输信息 [5] ，卫星通信系统通信链路的传输系统框图如图二。
CDMA
图 2 卫星通信系统通信链路的传输框图
PassFreq=9803 Hz Pa s s Atte n=0.01
StopFreq=9900 Hz
RES R14
Plot=None
Start=0 usec Stop=Tstop
R=50 OhmControlSimulation=YES
StopAtten=50
N=5
ImpTime=0.0 sec
berIS b2 Plot=None RLoad=DefaultRLoad Start=DefaultTimeStart Sy mbo lTime =Sy m_ time NumThreshold=1 Th r es ho ld Se ttin g=man ua lly Th r es ho ld ="0 " DelayBound=2*10 usec berOutput=ber only NBw=9803.0 Hz Sy s temTy p e=QPSK Es tVar =0.01 Es Ov e r N o=0 Es Ov e r N oR a ng e=20 N umSw ps Fo r Es Ov e r N o=9
AddNDensity
A3
ROut=DefaultROut N D e ns ity =- 35
SummerRF S10 Fc Out=c en te r
pu ls e_ in te r fe r en c e 1 X6
DF DF DefaultNumericStart=0 DefaultNumericStop=100 DefaultTimeStart=0 usec DefaultTimeStop=Tstop
TimedToFloat T8
Mpy2 s ad s p ec tr u m_mo d1
FloatToTimed F3 TStep=Tstep
mmm ccc
ddd
c r o s s r elatio n0 61 C14
TimedSink Orignal_Signal24 Plot=None Start=0 usec Stop=Tstop ControlSimulation=YES
块，通过二次开发构建更为复杂的系统 [2] 。 近 20 年来发达国家都非常重视卫星通信技术的发展，
特别是以美军为代表的卫星通信技术强国，更是将卫星通信
作为 C 4 ISR 系统的重要组成部分 [3] ，如图一。但测试卫星
通信系统需要庞大和昂贵的硬件资源，大量的外场实验和较
长的研发周期 [4] 。本文利用 ADS 仿真软件建立了卫星通信 抗干扰仿真平台。通过对 ADS 现有模块的二次开发，搭建了 扩频信号产生调制模块、发射机模块、接收机模块等，并利 用 ADS 软件良好的兼容性新开发了的 ADS 干扰信号发生模 块、同步互相关模块，进行了在单音干扰条件下卫星通信链 路的模拟仿真。通过该仿真平台可以完整模拟卫星通信链 路，并能有效分析卫星通信系统的抗干扰能力，从而达到减 少外场实验次数，加快研发周期，节约硬件资源的目的。
扩频码产生模块通过 ADS 中的线性移位寄存器（LFSR）来实
现，其中 Seed 为 LFSR 的初值，FeedBackList 为反馈系数如
图四。
Clock shi_zhong1 TStep=Tstep Period=Bit_time Delay=0 sec DutyCycle=0.5
TimedToInt T11
基于 ADS 软件的卫星通信系统仿真平台的搭建
李小倩 龚旻 林涛 （北京无线电测量研究所，北京 100854）
摘 要：本文基于安捷伦公司开发的 ADS(Advanced Design System)软件建立了卫星通信系统仿真平台。通过对 ADS 现 有模块的二次开发，本文搭建了直序扩频(DSSS)信号发生调制模块、发射机模块、接收机模块等，开发了新的 ADS 干扰信 号发生模块和同步互相关模块，进行了正常通信下和单音干扰下卫星通信链路的模拟仿真。仿真证明，该仿真平台可以完整 模拟卫星通信链路，并能有效分析卫星通信系统的抗干扰能力，从而达到减少外场实验次数，加快研发周期，节约硬件资源 的目的。
L4
TSte p=Ts te p
Lo s s =0 .0
BitTime=Sym_time
CornerFreq=(0.5/Bit_time) Hz
UserPattern=""
Ex c e s s Bw =0.35
Ty pe =R a nd om
Type=Model with pulse equalization
然后通过搭建扩频码模块来实现基带数字信号的扩频本文选用扩频码为扩频码产生模块通过ads中的线性移位寄存器lfsr来实现其中seed为lfsr的初值feedbacklist为反馈系数如clockshizhong1dutycycle05delay0secperiodbittimetsteptsteptimedtointt11portdatanum2timedtofloatt10gaing9gain05portmodulatedsignalnum1floattotimedf2tsteptsteplogictonrzdoublepolar1amplitude10lfsrlinearfeedback1feedbacklist8mpy2speadspectrummod1脉冲成型发射机发射接收天线信道干扰模块升余弦脉冲成型滤波的目的主要是减少码间干扰和抵抗采样漂移
本文搭建的卫星通信抗干扰仿真平台如图三，具体包括 以下四个部分：
上模块的参数如天线热噪声温度、增益、相位等就能很好的 模拟实际接收机，如图六。
mo du la te d_ D SSSs ig na l
transmitter
Data
X2
LPF_RaisedCosineTimed X5
MonteCalo_data1
LFSR Linear_feedback1 Seed="1 0 0 0 0 0 0 0" FeedbackList="8 6 5 4"
LogicToNRZ double_polar1 Amplitude=1.0
Port DATA Num=2
TimedToFloat T10
Gain G9 Gain=0.5
Mpy2 speadspectrum_mod1
FloatToTimed F2 TStep=Tstep
图 4 m 序列产生模块
Port Modulated_Signal Num=1
2. 脉冲成型、发射机、发射接收天线、信道、干扰模块 升余弦脉冲成型滤波的目的主要是减少码间干扰和抵抗
采样漂移 [7] 。本文通过 LPF_RasiedCosineTimed 模块来控 制升余弦滚降系数、截止频率和延迟时间。成型后的脉冲信 号通过 QAM_Mod 模块后被调至到中频，再经过 RF_TX_IFin 模块两次设定增益非线性放大和设定带宽巴特沃兹滤波后被