一种基于卫星互联网的在轨测试方法和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于卫星互联网的在轨测试方法和系统。
背景技术
卫星互联网是卫星通信与互联网结合的新型通信网络，是利用高、中、低轨卫星为陆地、海上、空中等各类用户提供互联网接入服务的网络基础设施。
2020年4月20日，发改委正式宣布，将卫星互联网纳入“新型基础设施”，卫星互联网有望成为继有线互联、无线互联之后的第三代互联网基础设施革命。依托低轨卫星星座系统，在外太空铺设卫星网络，地面用户可以享受到不受地形和地域限制的广域连续性泛在接入的服务。
目前，卫星互联网呈现快速发展势头。全球有6个以上国家发布了总共超过28个卫星互联网系统建设项目，计划发射卫星数量超过5万颗。已有多个卫星互联网系统进入发射或运营阶段。
国内，卫星互联网建设也已进入起步阶段。但领域内的相关参与者，对网络架构、技术体系、功能、平台、服务、评测等均存在不同理解。因此，急需开展卫星互联网体制研究验证，规范卫星互联网技术体系，推进商业系统的建设与实施。
与地面通信2G、3G、4G、5G不同，卫星互联网终端与信关站通信要依赖于空中卫星进行信号转发。卫星系统对地面发来的信号进行接收、放大、变频等处理后，转发回地面。
目前卫星互联网以低轨卫星(LEO)星座为主流，典型高度为500～2 000km。卫星通信环境与地面通信环境在时延、多普勒频移、大尺度衰落、小尺度衰落等方面存在巨大差异，这就要求通信体制必须针对卫星互联网通信环境特点进行适应性设计。与此同时，在进行关键技术验证时，要充分反映出信道的特性对测试结果的影响。在轨测试是一种非常直观的测试方法。
由于终端和信关站的调制解调模块，不符合卫星互联网技术要求，如何实现在轨测试是急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于卫星互联网的在轨测试方法系统，能够在实现在轨测试时节省时间，降低成本。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
在一个实施例中，提供了一种基于卫星互联网的在轨测试方法，其特征在于，在信关站侧部署信号源，在终端侧部署频谱分析仪，并部署与所述信号源和频谱分析仪相连的测试平台；所述方法包括：
所述测试平台生成卫星互联网体制信关站侧信号，并发送给所述信号源；
所述信号源将所述卫星互联网体制信关站侧信号调制到所述信关站的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述信关站的中频接口；
所述信关站将通过中频接口接收到的卫星互联网体制信关站侧信号通过卫星发送给所述终端；
所述终端将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪从终端的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台；
所述测试平台通过设置的终端解调算法解析所述频谱仪输出的信号。
在另一个实施例中，提供了一种基于卫星互联网的在轨测试方法，在终端侧部署信号源，在信关站侧部署频谱分析仪，并部署与所述信号源和频谱分析仪相连的测试平台；所述方法包括：
所述测试平台生成卫星互联网体制终端侧信号，并发送给所述信号源；
所述信号源将所述卫星互联网体制终端侧信号调制到所述终端的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述终端的中频接口；
所述终端将通过中频接口接收到的卫星互联网体制终端侧信号通过卫星发送给所述信关站；
所述信关站将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪从信关站的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台；
所述测试平台通过设置的信关站解调算法解析所述频谱仪输出的信号。
在另一个实施例中，提供了一种基于卫星互联网的在轨测试系统，所述系统包括：测试平台、信号源、信关站、终端和频谱分析仪；
所述测试平台，用于生成卫星互联网体制信关站侧信号，并发送给所述信号源；在接收到所述频谱分析仪输出的信号时，通过设置的终端解调算法解析所述信号；
所述信号源，接收到所述测试平台发送的卫星互联网体制信关站侧信号时，将所述卫星互联网体制信关站侧信号调制到所述信关站的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述信关站的中频接口；
所述信关站，用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制信关站侧信号通过卫星发送给所述终端；
所述终端，用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪，用于从所述终端的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台。
在另一个实施例中，提供了一种基于卫星互联网的在轨测试系统，其特征在于，所述系统包括：测试平台、信号源、终端、信关站和频谱分析仪；
所述测试平台，用于生成卫星互联网体制终端侧信号，并发送给所述信号源；在接收到所述频谱分析仪输出的信号时，通过设置的信关站解调算法解析所述信号；
所述信号源，接收到所述测试平台发送的卫星互联网体制终端侧信号时，将所述卫星互联网体制终端侧信号调制到所述终端的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述终端的中频接口；
所述终端，用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制终端侧信号通过卫星发送给所述信关站；
所述信关站，用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪，用于从所述信关站的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台。
由上面的技术方案可见，上述实施例中利用现有的卫星系统，配合使用测试仪表、信号源和测试平台来进行基于卫星互联网的在轨测试，能够在实现在轨测试时节省时间，降低成本，进而推动卫星互联网技术的快速发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为信关站的功能模块示意图；
图2为实施例一中基于卫星互联网的在轨测试系统；
图3为本申请实施例一中基于卫星互联网的在轨测试流程示意图；
图4为本申请实施例中二中基于卫星互联网的在轨测试系统示意图；
图5为本申请实施例二中基于卫星互联网的在轨测试流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
下面以具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
目前国内已有部分用于通信的卫星及其地面系统。与卫星互联网体制一样，卫星均采用透明转发的体制，系统中，卫星仅用于信号的转发和放大，不做星上处理。因此，利用现有卫星系统进行试验，主要取决于终端和信关站设备是否支持。
由于现有的卫星通信系统大多采用DVB或类似的技术，与卫星互联网拟采用的体制技术相差甚远，无法直接用于技术验证。通过对现有信关站和终端功能模块进行拆解，可知，信关站和终端的主要功能模块可拆分为调制解调、射频、天线三大模块。
参见图1，图1为信关站的功能模块示意图。
图1中：
调制解调模块：用于完成信号处理及传输，主要包括上下行变频、AD/DA转换、物理层信号处理、高层协议栈处理等。具备通信体制实现能力，包括波形、多址、帧结构、调制方式、编解码等；具备上下行中频处理能力；
射频模块：对信号进行上下变频以及放大。在发射链路，将调制解调模块发出的信号进行上变频及放大。在接收链路，对天线接收到的信号进行放大，并下变频到调制解调模块接收的中频。
天线：信号的收发。发射链路将射频模块产生的信号发射，并通过空间链路发送至卫星；接收链路将卫星信号进行接收，并传输给射频模块。
由上可见，调制解调模块是信号处理的核心单元，也是卫星互联网体制验证的关键模块。而射频模块和天线模块，仅对信号进行传递，并不改变信号的体制。
终端的结构与图1中的信关站的结构和功能类似，这里不再详细描述。
由于测试仪表，如频谱分析仪不能进行双向收发功能，因此，本申请实施例中对上下行链路分别进行测试系统的部署和验证。
在通信系统中，上行链路指信关站到终端的链路，下行链路指终端到信关站的链路。
针对下行链路，使用测试平台与信号源组合的方式，替代信关站的调制解调模块的信号生成功能，用于生成基于卫星互联网体制信关站侧信号；测试平台与频谱分析仪组合，替代终端的调制解调模块的信号解调功能，用于解调卫星互联网体制信号。
针对上行链路，使用测试平台与信号源组合的方式，替代终端的调制解调模块的信号生成功能，用于生成基于卫星互联网体制终端侧信号；测试平台与频谱分析仪组合，替代信关站的调制解调模块的信号解调功能，用于解调卫星互联网体制信号。
测试平台具备卫星互联网信号体制标准的基带信号生成及接收解调功能，可提供对应物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)、物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)、物理层上行共享信道(Physical UplinkShared Channel，PUSCH)、物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)等物理信道的信号传输模拟功能。同时，在平台的解调功能中，实现了卫星互联网针对多普勒、时延等信道特性的补偿功能，针对相位噪声、群时延、带内平坦度等特性的补偿功能。通过对卫星互联网这些关键技术的测试，验证体制设计的合理性。
下面结合附图，详细说明本申请实施例中实现基于卫星互联网的在轨测试过程。
实施例一
本实施例对基于卫星互联网的下行关键技术进行在轨测试。在信关站侧部署信号源，在终端侧部署频谱分析仪，并部署与所述信号源和频谱分析仪相连的测试平台。
其中，所述测试平台与所述信号源和频谱分析仪可以有线连接也可以无线连接；信号源和信关站之间通过射频线缆连接；频谱分析仪通过射频线缆与终端连接；具体实现时，信关站和终端可以是实际应用中的信关站和终端，也可以是模拟用于测试的信关站和终端。
参见图2，图2为实施例一中基于卫星互联网的在轨测试系统。所述测试系统包括：测试平台、信号源、信关站、终端和频谱分析仪；
所述测试平台，用于生成卫星互联网体制信关站侧信号，并发送给所述信号源；在接收到所述频谱分析仪输出的信号时，通过设置的终端解调算法解析所述信号；
其中，所述卫星互联网体制信关站侧信号为：
传输在PDCCH上的信号，或传输在PDSCH信号。
所述测试平台可以为一台服务器、PC等。
所述信号源，接收到所述测试平台发送的卫星互联网体制信关站侧信号时，将所述卫星互联网体制信关站侧信号调制到所述信关站的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述信关站的中频接口；
所述信关站，用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制信关站侧信号通过卫星发送给所述终端；
所述终端，用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪，用于从所述终端的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台。
图2中的信关站使用射频(模块)和天线完成在轨测试，不使用其包含的调制解调模块，在图2中则不显示调制解调模块。
所述信关站，具体用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制信关站侧信号通过卫星发送给所述终端时，包括：将所述卫星互联网体制信关站侧信号的频率调制到天线工作的频率，并通过所述信关站的天线发射给所述卫星。
图2中的终端使用射频(模块)和天线完成在轨测试，不使用其包含的调制解调模块，在图2中则不显示调制解调模块。
所述终端，具体用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段时，包括：
通过天线接收卫星转发的信号
通过射频(模块)将所述信号调制到本终端的中频接口工作的频段。
由于卫星运动，或天气情况(下雨、晴天、大风等)引入的各种空间信道条件下，终端解调算法和基于卫星互联网的通信技术是否适用尤其重要，本申请实施例中可以根据解调结果验证终端解调算法和基于卫星互联网的通信技术的适用性。
设置的用于解调接收到的信号的终端解调算法可以根据实际需要设置，本申请实施例对此不进行限制，如编码调制策略、上行同步和定时提前、随机接入性能等。
参见图3，图3为本申请实施例一中基于卫星互联网的在轨测试流程示意图。具体步骤为：
步骤301，测试平台生成卫星互联网体制信关站侧信号，并发送给信号源。
所述卫星互联网体制信关站侧信号为：
传输在PDCCH上的信号，或传输在PDSCH信号。
步骤302，信号源将所述卫星互联网体制信关站侧信号调制到信关站的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述信关站的中频接口。
步骤303，信关站将通过中频接口接收到的卫星互联网体制信关站侧信号通过卫星发送给终端。
步骤304，终端将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段。
步骤305，频谱分析仪从终端的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至测试平台。
步骤306，测试平台通过设置的终端解调算法解析所述频谱仪输出的信号。
本申请实施例中利用现有的卫星系统，配合使用测试仪表、信号源和测试平台来进行基于卫星互联网的在轨测试，能够在实现在轨测试时节省时间，降低成本，进而推动卫星互联网技术的快速发展。
实施例二
本实施例对基于卫星互联网的上行关键技术进行在轨测试。在终端侧部署信号源，在信关站侧部署频谱分析仪，并部署与所述信号源和频谱分析仪相连的测试平台。
其中，所述测试平台与所述信号源和频谱分析仪可以有线连接也可以无线连接；信号源和终端之间通过射频线缆连接；频谱分析仪通过射频线缆与信关站连接；具体实现时，信关站和终端可以是实际应用中的信关站和终端，也可以是模拟用于测试的信关站和终端。
参见图4，图4为本申请实施例中二中基于卫星互联网的在轨测试系统示意图。所述系统包括：测试平台、信号源、终端、信关站和频谱分析仪；
所述测试平台，用于生成卫星互联网体制终端侧信号，并发送给所述信号源；在接收到所述频谱分析仪输出的信号时，通过设置的信关站解调算法解析所述信号；
所述测试平台可以为一台服务器、PC等。
其中，所述卫星互联网体制终端侧信号为：
传输在PUCCH上的信号，或传输在PRACH信号。
所述信号源，接收到所述测试平台发送的卫星互联网体制终端侧信号时，将所述卫星互联网体制终端侧信号调制到所述终端的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至所述终端的中频接口；
所述终端，用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制终端侧信号通过卫星发送给所述信关站；
所述信关站，用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段；
所述频谱分析仪，用于从所述信关站的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台。
图4中的信关站使用射频(模块)和天线完成在轨测试，不使用其包含的调制解调模块，在图4中则不显示调制解调模块。
所述信关站，具体用于将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段时，包括：
通过天线接收卫星转发的信号
通过射频(模块)将所述信号调制到本信关站的中频接口工作的频段。
图4中的终端使用射频(模块)和天线完成在轨测试，不使用其包含的调制解调模块，在图4中则不显示调制解调模块。
所述终端，具体用于将通过中频接口接收到的卫星互联网体制终端侧信号通过卫星发送给所述信关站时，包括：将所述卫星互联网体制终端侧信号的频率调制到天线工作的频率，并通过所述终端的天线发射给所述卫星。
由于卫星运动，或天气情况(下雨、晴天、大风等)引入的各种空间信道条件下，信关站解调算法和基于卫星互联网的通信技术是否适用尤其重要，本申请实施例中可以根据解调结果验证信关站解调算法和基于卫星互联网的通信技术的适用性。
设置的用于解调接收到的信号的信关站解调算法可以根据实际需要设置，本申请实施例对此不进行限制，如下行初始同步性能、抗多普勒能力、抗时延能力等。
参见图5，图5为本申请实施例二中基于卫星互联网的在轨测试流程示意图。具体步骤为：
步骤501，测试平台生成卫星互联网体制终端侧信号，并发送给所述信号源。
其中，所述卫星互联网体制终端侧信号为：
传输在PUCCH上的信号，或传输在PRACH信号。
步骤502，信号源将所述卫星互联网体制终端侧信号调制到终端的中频接口工作的频段；并通过射频线缆输入至终端的中频接口。
步骤503，终端将通过中频接口接收到的卫星互联网体制终端侧信号通过卫星发送给所述信关站。
步骤504，信关站将从所述卫星接收到的信号调制到中频接口工作的频段。
步骤505，频谱分析仪从信关站的中频接口采集信号，并将采集到的信号输出至所述测试平台。
步骤506，测试平台通过设置的信关站解调算法解析所述频谱仪输出的信号。
本申请实施例中利用现有的卫星系统，配合使用测试仪表、信号源和测试平台来进行基于卫星互联网的在轨测试，能够在实现在轨测试时节省时间，降低成本，进而推动卫星互联网技术的快速发展。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
