本发明涉及一种基于tod(time ofday，实时时间)的大带宽高速跳频信号多普勒特性逼真模拟方法，属于卫星通信领域。
背景技术：
1、随着卫星通信系统的持续建设和不同类型用户应用需求的不断拓展，卫星通信在军用、民用领域的应用日益广泛，已经逐渐从固定站、车载站及舰/艇载站扩展到机载站、弹载站等高机动类站型，高机动站型在高速运动状态下使用卫星进行通信时会产生多普勒效应(doppler effect)，该效应具体指机动平台相对通信卫星的收发双方存在相对运动时，产生的多普勒频移，包括调制载波的偏差(称为频偏)和载波上所承载信号的符号时钟偏差(称为码偏)。机动平台的速度、加速度越高，上下行链路工作频段越高，则产生的多普勒频偏、码偏相应也越高，会对通信接收机的接收信号处理带来较大影响。因此，要求卫星通信系统在技术体制设计、装备研制及生产等过程中充分考虑机载站、弹载站等高机动站型的多普勒效应测试验证问题，需要有相应的多普勒特性模拟方法及装置，以支撑满足高机动卫星通信站型研制、生产中测试需求。
2、目前，市场上支持多普勒模拟功能的常规卫星通信信道模拟仪器均采用基于固定频率(通信带宽的中心频率)的信道模拟方式，仅适用于定频或窄带跳频通信技术体制。当系统采用宽带高速跳频技术体制时，跳频带宽(跳频频率范围的最低端和最高端频率差值)最大可达2ghz，当使用ka频段时，频率高低两端的多普勒载波频率偏移将超过50khz、频率偏移变化率接近2khz/s，仅以中心固定频点进行信道模拟的常规方法因无法获取跳频信号实时载波频率信息和逐跳处理，无法实现对宽带高速跳频信号体制多普勒特性的实时逼真模拟。因此，使用传统信道模拟方法进行宽带跳频技术体制高动态特性适应性相关测试验证时存在验证不充分的技术风险。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服传统的基于固定频率采样与处理的信道模拟方式不支持大宽带高速跳频卫星通信技术体制应用的缺点，以宽带高速跳频卫星通信技术体制为背景，以解决机载站、弹载站等高机动卫星通信站型高动态条件下的多普勒特性适应性测试验证问题为目标，基于宽带高速跳频技术体制基于tod进行通信同步的技术特点，提供一种基于tod的大带宽高速跳频信号多普勒特性逼真模拟方法，实现多普勒载波频率偏移和多普勒码元速率偏移的逐跳实时模拟、上下行链路同步模拟和高精度模拟，支持机载站、弹载站等高机动卫星通信站型在宽带跳频技术体制下的抗多普勒性能验证与测试应用。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种基于tod的大带宽高速跳频信号多普勒特性逼真模拟方法，具体包括以下步骤：
4、下行链路星载调制器的模拟方法为：
5、步骤一：星载调制器基于星上时间产生tod信号，记为tod1，并逐跳读取tod1；
6、步骤二：星载调制器基于跳频图案解析获取tod1时刻对应的跳频信号载波频率fc_down；同时，根据监控依据多普勒信道模型生成的配置数据，获取tod1时刻对应的通信平台相对于卫星的速度v和加速度信息g；并获取tod1时刻对应的码元速率rc_down；
7、步骤三：星载调制器由载波频率和速度，根据计算得到多普勒载波频率偏移的频率值fdoppler_down，并转换为控制跳频调制本振源的频率控制字；同时，由码元速率和运动速度，根据计算得到多普勒码元速率偏移的频率值codeclkdoppler_down，并转换为控制码元时钟源的频率控制字；其中c为光速；
8、步骤四：星载调制器将多普勒载波频率偏移的频率控制字叠加至原跳频调制本振源的频率控制字，经由原星载调制器硬件，实现下行链路多普勒载波频率偏移特性模拟；同时，将多普勒码元速率偏移的频率控制字叠加至原码元时钟源的频率控制字，经由原星载调制器硬件，实现下行链路多普勒码元速率偏移特性模拟；
9、上行链路弹载/机载站调制器的模拟方法为：
10、步骤五：弹载/机载站调制器接收弹载/机载站解调器自下行链路载波信号解调获取的下行tod信息，记为tod2；
11、步骤六：弹载/机载站调制器根据tod2信息和星地传输时延rtt值，计算上行tod信息，记为tod3，并逐跳读取tod3；
12、步骤七：弹载/机载站调制器基于跳频图案解析获取tod3时刻对应的跳频信号载波频率fc_up；同时，根据监控依据多普勒信道模型生成的配置数据，获取tod3时刻对应的通信平台相对于卫星的速度v和加速度信息g；并获取tod3时刻对应的载波符号速率rc_up；
13、步骤八：弹载/机载站调制器由载波频率和速度，根据计算得到多普勒载波频率偏移的频率值fdoppler_up，并转换为控制跳频调制本振源的频率控制字；同时，由载波符号速率频率和速度，根据计算得到多普勒码元速率偏移的频率值codeclkdoppler_up，并转换为控制码元时钟源的频率控制字；其中c为光速；
14、步骤九：将多普勒载波频率偏移的频率控制字叠加至原跳频调制本振源的频率控制字，经由原弹载/机载站调制器硬件，实现上行链路多普勒载波频率偏移特性模拟；同时，将多普勒码元速率偏移的频率控制字叠加至原码元时钟源的频率控制字，经由原弹载/机载站调制器硬件，实现上行链路多普勒码元速率偏移特性模拟。
15、本发明的优点在于：
16、1.实时性强、逼真度高。本发明中多普载波频率偏移、码元速率偏特性逐跳实时计算与模拟，无常规串联式信道模拟器的处理时延与ad/da转换造成的信号质量损失，尤其是规避了常规模拟方法下大带宽时高低频率两端多普勒载波频率偏移、码元速率偏移误差过大问题，通信过程中每跳信号的多普勒特性模拟精度高、一致性好，上下行链路基于同步的tod进行多普勒特性模拟，因而弹载/机载站因所模拟的上行链路多普勒特性与下行链路多普勒特性保持同步，模拟逼真度高。
17、2.扩展性高、适用性好。本发明中模拟方法与跳频带宽、跳频速率及调制、编码等跳频通信参数解耦，可扩展至不同技术参数组合的宽带高速跳频类技术体制，适用于不同射频频段，适用性较好。
18、3.成本较低、经济性好。本发明中模拟方法较原星载调制器、弹载/机载站调制器相比无需新增硬件，仅占用少量fpga处理资源，可支持跳频带宽2ghz、跳频速率2万跳/秒及以上的多普勒特性信道模拟，基于该方法的多普勒特性模拟装置成本预计小于50万元。相较于常规信道模拟器处理带宽500mhz时单价超200万元、处理带宽达2ghz时单价超500万元，本发明方法经济性较好。
1.一种基于tod的大带宽高速跳频信号多普勒特性逼真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
