一种通信系统自检信号自动调控方法及系统与流程

1.本发明涉及通信自检技术领域，尤其涉及一种通信系统自检信号自动调控方法及系统。


背景技术：

2.通信系统的发射链路和接收链路设备的可靠性对通信业务质量有着重要的影响，同时发射链路和接收链路的时延值对卫星双向/单向授时定位的精度也有重要影响，因此，需要对发射链路和接收链路进行监测，及时监测出链路上的参数变化或者设备故障，这对于通信系统设备的运营和维护必不可少；
3.目前对于具有数字射频链路的通信系统通信设备，为了及时发现发射链路或接收链路的状态变化或故障，传统的监测方式是进行硬件监测，或是设计专门的自检链路进行检测；
4.传统的自检信号的工作参数是预先设定好的，但系统运行过程中，发射链路和接收链路的工作状态是实时变化的，无法使自检信号自适应调整自身工作参数，大大降低链路上的各种实时变化响应速度，无法确保自检信号的稳定性以及卫星业务的质量，因此，本发明提出一种通信系统自检信号自动调控方法及系统以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种通信系统自检信号自动调控方法及系统，该通信系统自检信号自动调控方法及系统利用自检链路完成对发射链路和接收链路工作状态的监测，并通过粗调整和细调整相结合的自信信号电平调控，使自检信号电平值可智能化适应发射链路和接收链路的实时工作状态，令自检信号可稳定且正确的被接收，同时也能减少对下行业务信号质量的恶化。
6.为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种通信系统自检信号自动调控方法，包括以下步骤：
7.步骤一、周期性获取增益调整器当前真实的增益值、自检信号、上行业务信号功率配比和功率放大器当前真实的发射功率，检查并判断当前自检信号电平值x是否在自检信号电平标定值x0±
r范围内，其中x0是自检信号初始标定的电平值，r为常数，取值范围根据系统实际情况定义；
8.步骤二、当步骤一中判断结果为否时，对发射链路的电平值进行粗调，调整增益调整器的增益值，由下公式计算
9.g＝x
0-p-10log
10
p
自检信号
/p
上行业务信号
10.g为增益调整器的增益值，p为当前功率放大器输出功率，10log
10
p
自检信号
/p
上行业务信号
为当前自检信号和上行业务信号的功率配比，x0为自检信号初始标定的电平值；
11.步骤三、当步骤一中判断结果为是时，自检信号通过发射链路进入到接收链路后，由数字信号处理单元进行捕获、解调和译码，并测量出自检信号的载噪比；
12.步骤四、数字信号处理单元将自检信号的译码成功的标志位和载噪比发送至监控电脑，监控电脑根据载噪比并按t1周期统计获取自检信号的载噪比/信噪比的平均值cnr；
13.步骤五、将得到的cnr与设定的自检信号解调门限的上限值cnr
up-dec
和下限值cnr
low-dec
作比较并作出调整，然后在监控电脑下发增益调整指令给增益调整器后，清空历史载噪比，重新统计自检信号的载噪比/信噪比的平均值。
14.进一步改进在于：所述步骤一中x0通过下式计算获得
15.x0＝p0 10log
10
p
初始自检信号
/p
初始上行业务信号
g016.其中p0是功率放大器初始设置的输出功率，p
初始自检信号
/p
初始上行业务信号
是初始设置的自检信号和上行业务信号功率配比，g0是增益调整器的初始增益值。
17.进一步改进在于：所述步骤二中由公式计算出的增益调整器的增益值超过增益调整器的调整范围，其增益差额部分由自检链路上除增益调整器外的设备实现，包括以下两种，一是调整自检信号和上行业务信号的功率比；二是调整接收耦合器及发射耦合器的衰减值。
18.进一步改进在于：所述步骤四中自检信号的载噪比/信噪比的平均值cnr通过计算获取，其计算方法如下
19.在t1周期内有译码成功的信号，将所有译码成功的自检信号的载噪比或信噪比的线性值求和取平均，得到最近t1周期内自检信号的平均载噪比；
20.在t1周期内没有统计到译码成功的信号，将当前自检信号的平均载噪比/信噪比cnr设置为自检信号捕获门限值cnr
acq
。
21.进一步改进在于：所述步骤五中调整的具体方法如下
22.cnr＜cnr
low-dec
时，将增益调整器的增益值在原来的基础上提高hdb，其中h＝cnr-cnr
low-dec
；
23.cnr＞cnr
up-dec
时，将增益调整器的增益值在原来的基础上降低gdb，g＝cnr
up-dec-cnr。
24.一种通信系统自检信号自动调控系统，包括发射链路、接收链路、接收耦合器、发射耦合器、变频器和增益调整器，所述发射链路包括发送终端、上变频器和功率放大器，所述接收链路包括低噪放、下变频器及采样终端、数字信号处理单元和监控电脑，所述增益调整器用于自检信号的功率调整，所述变频器用于将自检信号的射频频率变道下行业务信号射频频率上。
25.进一步改进在于：所述发送终端用于自检信号和上行业务信号的基带信号生成、滤波和数模转换处理并生成中频信号发送至功率放大器；所述功率放大器用于对射频信号的放大，一部分通过发射耦合器耦合进入接收链路，另一部分通过天线发送至卫星。
26.进一步改进在于：所述低噪放用于对下行业务信号的放大；
27.所述下变频器及采样终端用于对自检信号和下行业务信号的下变频、采样、滤波和量化处理，生成数字基带信号；
28.所述数字信号处理单元用于对自检信号和下行业务信号的捕获、跟踪和译码，把实时伪距值和电文发送至监控电脑；
29.所述监控电脑用于对自检信号和下行业务信号的载噪比和流量状态进行监控，对发射链路和接收链路电平值进行监控并根据链路状态生成控制指令。
30.本发明的有益效果为：本发明利用自检链路完成对发射链路和接收链路工作状态的监测，并通过粗调整和细调整相结合的自信信号电平调控，使自检信号电平值可智能化适应发射链路和接收链路的实时工作状态，令自检信号可稳定且正确的被接收，同时也能减少对下行业务信号质量的恶化。
附图说明
31.图1为本发明实施例一调控方法流程图。
32.图2为本发明实施例一自检链路架构图。
33.图3为本发明实施例二基于码分和频分的自检信号设计方法流程图。
34.图4为本发明实施例二基于码分的自检信号设计方法流程图。
具体实施方式
35.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
36.实施例一
37.根据图1、2所示，本实施例提供了一种通信系统自检信号自动调控方法，包括以下步骤：
38.步骤一、周期性获取增益调整器当前真实的增益值、自检信号、上行业务信号功率配比和功率放大器当前真实的发射功率，检查并判断当前自检信号电平值x是否在自检信号电平标定值x0±
r范围内，其中x0是自检信号初始标定的电平值，r为常数，取值范围根据系统实际情况定义；
39.其中x0通过下式计算获得
40.x0＝p0 10log
10
p
初始自检信号
/p
初始上行业务信号
g041.其中p0是功率放大器初始设置的输出功率，p
初始自检信号
/p
初始上行业务信号
是初始设置的自检信号和上行业务信号功率配比，g0是自检链路的初始增益值，包含自检链路上的所有除功率放大器以外的具有功率放大或衰减的设备，比如，增益调整器，耦合器，变频器等；
42.其中g0取值的原则是耦合到接收链路中的上行业务信号和自检信号不能使下行业务信号的载噪比有明显恶化，比如规定不能恶化超过0.1db；
43.p
初始自检信号
/p
初始上行业务信号
取值的原则是耦合进入接收链路的自检信号的载噪比或信噪比必须高于解调门限的下限值cnr
low-dec
，这样自检信号才能被正常解调。
44.r取值的方法是：
①
首先，当发射链路由于故障或其他原因发生主备切换时，要能迅速调整自检链路的电平值，以确保当功率放大器输出功率发生剧变时，进入到接收链路的自检信号功率是不变的。举例说明：当发射链路为主份状态时，其功率放大器的输出功率为50dbm，当切换为备份状态时，其发射功率降为20dbm，两者相差30db，此时需要迅速将(增益调整器的增益值和/或自检信号和上行业务信号功率配比)提升30db，因此r取值不能大于30；
②
当发射链路上的发送终端发生故障导致自检信号未正常生成，或是接收链路上的设备发生未知故障导致自检信号没有被正常接收时，不能无上限的上调自检信号电平值，以防止耦合入接收链路的(自检信号 上行业务信号)总功率过高，而干扰正常的下行业务信号接收。举例说明：在最恶劣的场景下，进入到接收链路的(自检信号 上行业务信号)总
功率对下行业务信号载噪比的恶化不能超过0.5db，即耦合到接收链路的上行业务信号和自检信号总功率不能超过(n-10)dbm，与初始标定的耦合到接收链路的上行业务信号和自检信号总功率不能超过(n-17.8)dbm相比，最多上调8db，因此r取值不能大于8。
③
由于自检链路上各有源设备，包括发送终端，功率放大器，变频器，增益调整器等，其输出功率会在正常范围内发生波动，r取值不能小于自检链路电平的正常波动范围，以防止过于频繁且无效地电平调整。举例说明，自检链路电平正常波动范围为4db，因此r取值不能小于4。考虑上述因素，r取值范围为[4,8]，上述举例说明中所涉及的数值仅作参考，具体数值需根据实际要求而设置；
[0045]
步骤二、当步骤一中判断结果为否时，对发射链路的电平值进行粗调，调整增益调整器的增益值，由下公式计算增益调整器需调整到的增益值g：
[0046]
g＝x
0-p-10log
10
p
自检信号
/p
上行业务信号
[0047]
其中p为当前功率放大器输出功率，10log
10
p
自检信号
/p
上行业务信号
为当前自检信号和上行业务信号的功率配比，x0为自检信号初始标定的电平值；
[0048]
若计算出的增益调整器的增益值超过增益调整器的调整范围，其增益差额部分由自检链路上除增益调整器外的设备实现，包括以下两种，一是调整自检信号和上行业务信号的功率比；二是调整接收耦合器及发射耦合器的衰减值；
[0049]
步骤三、当步骤一中判断结果为是时，自检信号通过发射链路进入到接收链路后，由数字信号处理单元进行捕获、解调和译码，并测量出自检信号的载噪比；
[0050]
步骤四、数字信号处理单元将自检信号的译码成功的标志位和载噪比发送至监控电脑，监控电脑根据载噪比并按t1周期统计获取自检信号的载噪比/信噪比的平均值cnr；
[0051]
其中自检信号的载噪比/信噪比的平均值cnr通过计算获取，其计算方法如下
[0052]
在t1周期内有译码成功的信号，将所有译码成功的自检信号的载噪比或信噪比的线性值求和取平均，得到最近t1周期内自检信号的平均载噪比；
[0053]
在t1周期内没有统计到译码成功的信号，将当前自检信号的平均载噪比/信噪比cnr设置为自检信号捕获门限值cnr
acq
；
[0054]
步骤五、将得到的cnr与设定的自检信号解调门限的上限值cnr
up-dec
和下限值cnr
low-dec
作比较并作出调整，然后在监控电脑下发增益调整指令给增益调整器后，清空历史载噪比，重新统计自检信号的载噪比/信噪比的平均值；
[0055]
具体调整方法如下
[0056]
cnr＜cnr
low-dec
时，将增益调整器的增益值在原来的基础上提高hdb，其中h＝cnr-cnr
low-dec
；
[0057]
cnr＞cnr
up-dec
时，将增益调整器的增益值在原来的基础上降低gdb，g＝cnr
up-dec-cnr。
[0058]
一种通信系统自检信号自动调控系统，包括发射链路、接收链路、接收耦合器、发射耦合器、变频器和增益调整器，所述发射链路包括发送终端、上变频器和功率放大器，所述接收链路包括低噪放、下变频器及采样终端、数字信号处理单元和监控电脑，所述增益调整器用于自检信号的功率调整，所述变频器用于将自检信号的射频频率变道下行业务信号射频频率上。
[0059]
所述发送终端用于自检信号和上行业务信号的基带信号生成、滤波和数模转换处
理并生成中频信号发送至功率放大器；所述功率放大器用于对射频信号的放大，一部分通过发射耦合器耦合进入接收链路，另一部分通过天线发送至卫星。
[0060]
所述低噪放用于对下行业务信号的放大；所述下变频器及采样终端用于对自检信号和下行业务信号的下变频、采样、滤波和量化处理，生成数字基带信号；所述数字信号处理单元用于对自检信号和下行业务信号的捕获、跟踪和译码，把实时伪距值和电文发送至监控电脑；所述监控电脑用于对自检信号和下行业务信号的载噪比和流量状态进行监控，对发射链路和接收链路电平值进行监控并根据链路状态生成控制指令。
[0061]
实施例二
[0062]
本实施例提供了一种通信系统自检信号自动调控系统，为了实时监测卫星上行和下行业务的可靠性，以及上行和下行设备时延的稳定性，通信系统自检链路的自检信号流方向为：
[0063]
1、发送终端生成和输出自检信号；
[0064]
2、自检信号经上变频器变频以及功率放大器放大后，再经耦合器耦合少量信号进入到接收链路；
[0065]
3、若自检信号的射频频率和下行业务信号射频频率不一致，则通过变频器，将自检信号的射频频率变到下行业务信号射频频率上，同时对自检信号进行功率调整；若自检信号的射频频率和下行业务信号射频频率一致，则无需进行频率转换，仅对自检信号的功率进行调整；
[0066]
4、然后自检信号通过下变频及采样终端完成下变频、采样和量化，变为数字基带信号；
[0067]
5、自检信号在数字信号处理终端处进行捕获，跟踪以及测量，得到自检信号的信噪比(或者载噪比)和时延值；
[0068]
6、最后，自检信号的测量信息发送到监控电脑，监控电脑通过统计分析，下发指令给发送终端和/或变频器调整自检信号的功率和发送频度，从而实现对设备时延的测量和在线实时监测。
[0069]
所述自检信号由发送终端生成，其生成方式可采样下述任一方案：
[0070]
方案一：卫星上行业务信号自身就是自检信号，即，利用上行业务信号对接收-发射全链路进行检测；
[0071]
方案二：自检信号为特殊设计的、与上行业务信号和下行业务信号不相同的检测信号，该自检信号可以是连续信号，也可以是周期性信号。
[0072]
方案二要求自检信号可以从时域，或者频域，或者相关域，或者上述三者混合的方式，与上行业务信号和下行业务信号进行区分，从而确保数字信号处理终端可以从接收到的多种信号中识别和捕获到自检信号。
[0073]
说明书附图3是本发明实施例提供的基于码分和频分的自检信号设计方法，自检信号和上行业务信号使用不同的频率进行区分，自检信号和上行业务信号变频后，耦合到接收链路后，其中上行业务信号可以通过模拟和/或数字滤波器滤除，从而减少上行业务信号对下行业务信号的同频干扰。自检信号和下行业务信号在同一个频率上通过采用不同码道进行区分。
[0074]
说明书附图4是本发明实施例提供的基于码分的自检信号设计方法：自检信号和
上行业务信号使用不同的码道进行区分，自检信号和上行业务信号变频并耦合到接收链路后，自检信号、上行业务信号和下行业务信号在同一个频率上通过采用不同码道进行区分。
[0075]
系统运行前，需要预先标定自检链路的初始增益值以及自检信号和上行业务信号的功率配比，其原则如下，
[0076]
原则1：耦合到接收链路中的上行业务信号和自检信号不能使下行业务信号的载噪比有明显恶化，比如规定不能恶化超过0.1db；
[0077]
原则2：耦合进入接收链路的自检信号的载噪比或信噪比必须高于解调门限的下限值cnr
low-dec
，这样自检信号才能正常解调。
[0078]
根据原则1可以标定出自检链路的初始电平值；根据原则2可以标定出自检信号和上行业务信号的功率配比。
[0079]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。