基于FPGA的星地信道模拟系统的研究与设计

以上的仿真结果是在一组参数（二进制数据率、调制方式、莱斯因子、信噪比（Eb/N0）等）值的条件下得到的仿真结果，当然可以改变参数值得到各种条件下的仿真结果。

有了上面的结果，就可以利用硬件电路实现误码产生电路，从而实现对基带信号加入由于卫星星地信道特性所造成的误码。

4 卫星信道模拟系统的设计

4.1设计思想

信道模拟系统也就是应该准确的模拟实际星地链路的特性。那么所有的特性在数字域对传输信号的影响最终都表现为误码，考虑到星地链路的传输距离遥远，存在很大的延时特性。卫星线路的信息传输会导致几百毫秒量级的时延，具体的时延大小取决于卫星轨道的高度。因此在设计星地信道模拟系统的时候这两个指标就是要考虑和处理的。设计分两部分，即软件部分和硬件部分。软件部分运行于PC机，可以设置参数、计算卫星信道特性、拓扑连接关系等传递给硬件部分。硬件部分是整个模拟系统的核心，对基带信号进行处理。

4.2硬件方案设计

图4是硬件部分结构框图，硬件的设计应能保证系统的整体性能，拟采用资源丰富的FPGA来实现，该模块是卫星信道模拟器的核心部分，其内部包含着延时和误码模块。由于FPGA片上存储器资源有限，卫星信道的传输时延变化范围较大，因此对传输时延的模拟利用外部SDRAM实现。而误码模块可以通过用户软件下载误码次数和误码长度表来实现。考虑系统要实现多路信号的误码和延时处理及系统的稳定性与可扩展性，FPGA使用Xilinx公司的200万门级的 FPGA芯片XC3S2000，以提供足够的逻辑和片内存储器资源。

上面的设计已经实现，在此平台上做的测试实验效果很好，且该模拟系统运行稳定。

5 结 论

针对卫星通信链路，直接在卫星信道上开展实验受到各种条件的限制，而且会花费大量的人力、物力、财力。基于本文所提出的仿真方法和硬件平台可以建立模拟卫星通信网络并进行研究和试验。同时，信道模拟系统的硬件实现可以为卫星通信系统的工程设计提供强有力的调试手段，具有十分重要的意义。在此基础上可以进一步研究中低轨信道以及星间链路模拟系统的设计方法。

本文作者创新点：第一，在基带上实现信道特性的映射，利用数字技术满足模拟特性的数字化，从而使设备的端到端基带调试成为可能。第二：采用了软件仿真和硬件设计相结合的方式：将仿真得到的结果通过用户软件直接应用到了硬件，不仅具有验证的作用，而且大大减轻了FPGA设计的难度，也降低了成本。