[發明專利]一種星載可重構寬帶數字信道化交換方法

無效

• 申請號: 200810238889.1
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101414869A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 陽志明;周坡;晏堅;曹志剛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B7/208
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種星載可重構寬帶數字信道化交換方法，屬于衛星通信技術領域。

背景技術

隨著科技的發展，通信衛星的復雜度與日劇增，具有多任務、多波束、多頻段以及多信道規劃的特點，這必將要求衛星有效載荷具有非常高的在軌靈活性(或者說柔性)，才能盡可能地減少系統的各種運營限制，從而充分發揮衛星的價值。

通信衛星的核心功能是要完成信息的中繼，從這個意義上來說，衛星有效載荷的設計將朝以下兩個方向發展，即透明轉發衛星有效載荷和星上再生衛星有效載荷。隨著人們對靈活性的需求與日俱增，具有透明轉發功能的衛星有效載荷的研發又重新受到青睞，主要原因是：對于具有星上再生功能的衛星，一方面其設備復雜度相比透明轉發衛星的設備復雜度要高，另一方面它與物理層(如信號的調制方式、編碼方式等)緊密相關，其靈活性不是很高，從某種意義上講，隨著數字通信技術的不斷發展，可能使得“再生轉發”中已有的技術和平臺過時，進而使系統報廢；而透明轉發相對簡單，且與各種通信協議的兼容性好，但為了支持靈活路由以及跨頻段、跨波束的交鏈和交換，傳統的透明轉發不能滿足發展的需求，必須要開發具有較強星上處理能力的透明轉發衛星。

近年來，人們運用下一代通信衛星設計技術不斷開發經濟有效的全球寬帶多媒體通信系統，且大多數采用多波束頻分多址(以下簡稱FDMA)通信體制。在這種體制下，每個上行用戶占用上行信道中一定帶寬的子信道，用戶子信道在星上經過帶通濾波被提取出來，然后經電路交換組成下行波束。在寬帶衛星應用中，這種交換處理采用數字化方法，稱為數字信道化交換方法，它的主要功能是實現靈活的信道化、頻率轉換、路由以及信道均衡等。可見數字信道化交換技術正好適應未來通信衛星的發展形勢，將具有廣闊的應用前景。

目前，星載轉發要求：子信道復用數較高，且子信道帶寬和保護帶寬可任意配置。現有常用的數字信道化方法或多或少有些局限：解析信號法要求所有待處理的子信道具有相同的帶寬；數字下變頻法要求子信道復用數少(一般為4～8)；頻域濾波法需動態加載不同點數的快速傅立葉變換和快速逆傅立葉變換模塊，對存儲的要求高；樹狀法要求子信道復用數N與使用濾波和抽取結構的級數L間存在關系N＝2^L；多相離散DFT法通常要求所有子信道的帶寬相同，且子信道之間的保護帶寬相同；離散濾波器組法在子信道復用數大的情況下，計算量和存儲量非常大。

發明內容

本發明的目的是提出一種星載可重構寬帶數字信道化交換方法，針對已有技術的不足之處，采用復指數調制完美重構濾波的原理，對衛星通信中的星地上行和下行信號直接濾波和綜合，分別得到可分離的子帶信號和合成的星地下行信號，以實現數字信道化交換。

本發明提出的星載可重構寬帶數字信道化交換方法，包括以下步驟：

(1)對星地上行信號進行二次采樣，得到等效基本子信道數Ve為2的次冪的并與一次采樣信號具有不同采樣率的數字信號；

(2)根據上述二次采樣信號的頻譜，用二通道無損網格方法，構建一個完美重構原型濾波模塊，對完美重構原型濾波模塊進行復指數調制，得到一個復指數調制完美重構濾波器組模塊；

(3)用上述復指數調制完美重構濾波器組模塊中的分析濾波部分對上述二次采樣信號進行濾波，得到分離的子信道基帶信號；

(4)根據衛星設定的交換信息，對上述分離的子信道基帶信號進行交換，得到交換后的數據；

(5)用上述復指數調制完美重構濾波器組模塊中的綜合濾波部分對上述交換后的數據進行綜合，得到一個星地下行信號。

上述方法中，構建完美重構原型濾波模塊的充分必要條件是完美重構原型濾波模塊的多相分量對B_k(z)和B_M+k(z)滿足如下兩種關系