DigitalGlobe模拟完整的卫星到地面通信系统
挑战
解决方案
结果
- 模拟速度提高了十倍
- 失真效果包括在模拟中
- 数据速率提高了50%
“我们需要知道我们的通信系统是否能支持50%的数据速率增长。金宝app通过在Simulink中建模和模拟天线、发射机和接收机的设计，我们得到了一个直接的答案:是的。金宝app我们对这个答案很有信心，因为模拟向我们展示了系统的表现。”
Skip Cubbedge，数字地球
DigitalGlobe(现为Maxar Technologies)的WorldView-3卫星是业界首颗多载荷、超光谱、高分辨率商业卫星。WorldView-3能够以31厘米的全色分辨率每天成像68万平方公里。
为了将所有这些图像数据传回地球，数字地球卫星需要快速可靠的通信系统。DigitalGlobe工程师在Simulink中对这些系统进行建模和模拟金宝app®以衡量误码率(BER)，并确定改善性能的机会。
DigitalGlobe的航空航天工程师斯基普•库比奇(Skip Cubbedge)表示:“如果我们的图像数据中出现了无法纠正的比特错误，我们就必须重新发送图像文件，这成本很高。”“我们的S金宝appimulink模拟使我们能够准确地看到我们如何推动系统保持最大数据速率和本质上完美的链接。”
挑战
DigitalGlobe通信系统在8.025至8.040 GHz之间的x波段工作，这与深空网络(DSN)使用的频段相邻。为了避免干扰DSN信号，DigitalGlobe工程师必须满足严格的带外发射和功率要求，即使他们试图将WorldView-3的下行数据速率从800 Mbps提高到1200 Mbps。
该团队需要实现具有陡峭边缘的滤波器，但这样的滤波器会扭曲信号。此外，当他们从QPSK转移到8-PSK调制方案时，他们需要准确地模拟交叉极化干扰，以确保有足够的链路裕度使系统可靠地运行。
在过去，从事类似项目的DigitalGlobe工程师使用现成的软件包进行通信系统建模。使用这个包，BER模拟可能需要数周时间，而且许可成本很高。DigitalGlobe寻求一种更便宜、更快、更容易使用的替代品。
解决方案
DigitalGlobe工程师在Simulink中为他们最新的卫星建立了完整的通信系统模型，并进行了大量的模拟，以确保在1200 Mbps数据速率下的可靠性能。金宝app
端到端的Simulink模型包金宝app括一个放大器、一个8-PSK调制器和解调器、一个编码器和解码器、滤波器、均衡器和空间到地面通道，建模为加性高斯白噪声。
编码和解码组件使用来自Communications Toolbox™的Reed-Solomon编码和解码模块建模。
工程师们使用“通信工具箱”对接收机的自适应均衡器进行建模，该均衡器使用在决策导向模式下运行的LMS算法。
他们使用信号处理工具箱中的滤波器设计和分析应用程序来设计和校准系统的巴特沃斯滤波器。他们使用RF Blockset™和RF Toolbox™对放大器和其他射频组件进行建模。他们使用这些模型来评估射频效应如何影响基带数据速率。该模型还使他们能够权衡滤波器带宽与均衡器的复杂性。
为了验证该系统的误码率小于10-6，他们在Simulink中进行了模拟，其中传输了1000万比特。金宝app附加的模拟被用来分析由于扭曲、环境和卫星的仰角造成的影响。
使用DSP系统工具箱™和通信工具箱，该团队进行了光谱分析，并生成了眼图、矢量散点图和星座图，以可视化模拟结果并分析系统行为。
DigitalGlobe已完成WorldView-3通信系统的开发，实现了1200mbps的目标数据速率。该团队目前正在使用Simulink对WorldView-金宝app4通信系统进行建模和模拟。
结果
模拟速度提高了十倍．“对于模拟，Simulink比我们以金宝app前使用的通信系统建模包快10倍，”Cubbedge说。此外，Simu金宝applink模型更容易测量，因此我们可以快速看到载波相位偏移、位同步或任何其他模拟运行的细节。”
失真效果包括在模拟中．“用我们之前的软件模拟一个数据点需要很长时间，我永远无法衡量扭曲的影响，”Cubbedge说。“有了Sim金宝appulink，我第一次看到了噪声效应，了解了失真是如何影响链接的。”
数据速率提高了50%．库比奇说:“我们使用早期卫星上用于800mbps数据速率的相同天线硬件，构建了一个能够达到1200mbps的通信系统。”“我们对系统有信心，因为我们在Simulink中进行了模拟。金宝app如果没有这些模拟，我就不可能向管理层证明这个系统是可行的。”
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