[发明专利]一种星载可重构宽带数字信道化交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载可重构宽带数字信道化交换方法，属于卫星通信技术领域。

背景技术

随着科技的发展，通信卫星的复杂度与日剧增，具有多任务、多波束、多频段以及多信道规划的特点，这必将要求卫星有效载荷具有非常高的在轨灵活性(或者说柔性)，才能尽可能地减少系统的各种运营限制，从而充分发挥卫星的价值。

通信卫星的核心功能是要完成信息的中继，从这个意义上来说，卫星有效载荷的设计将朝以下两个方向发展，即透明转发卫星有效载荷和星上再生卫星有效载荷。随着人们对灵活性的需求与日俱增，具有透明转发功能的卫星有效载荷的研发又重新受到青睐，主要原因是：对于具有星上再生功能的卫星，一方面其设备复杂度相比透明转发卫星的设备复杂度要高，另一方面它与物理层(如信号的调制方式、编码方式等)紧密相关，其灵活性不是很高，从某种意义上讲，随着数字通信技术的不断发展，可能使得“再生转发”中已有的技术和平台过时，进而使系统报废；而透明转发相对简单，且与各种通信协议的兼容性好，但为了支持灵活路由以及跨频段、跨波束的交链和交换，传统的透明转发不能满足发展的需求，必须要开发具有较强星上处理能力的透明转发卫星。

近年来，人们运用下一代通信卫星设计技术不断开发经济有效的全球宽带多媒体通信系统，且大多数采用多波束频分多址(以下简称FDMA)通信体制。在这种体制下，每个上行用户占用上行信道中一定带宽的子信道，用户子信道在星上经过带通滤波被提取出来，然后经电路交换组成下行波束。在宽带卫星应用中，这种交换处理采用数字化方法，称为数字信道化交换方法，它的主要功能是实现灵活的信道化、频率转换、路由以及信道均衡等。可见数字信道化交换技术正好适应未来通信卫星的发展形势，将具有广阔的应用前景。

目前，星载转发要求：子信道复用数较高，且子信道带宽和保护带宽可任意配置。现有常用的数字信道化方法或多或少有些局限：解析信号法要求所有待处理的子信道具有相同的带宽；数字下变频法要求子信道复用数少(一般为4～8)；频域滤波法需动态加载不同点数的快速傅立叶变换和快速逆傅立叶变换模块，对存储的要求高；树状法要求子信道复用数N与使用滤波和抽取结构的级数L间存在关系N＝2^L；多相离散DFT法通常要求所有子信道的带宽相同，且子信道之间的保护带宽相同；离散滤波器组法在子信道复用数大的情况下，计算量和存储量非常大。

发明内容

本发明的目的是提出一种星载可重构宽带数字信道化交换方法，针对已有技术的不足之处，采用复指数调制完美重构滤波的原理，对卫星通信中的星地上行和下行信号直接滤波和综合，分别得到可分离的子带信号和合成的星地下行信号，以实现数字信道化交换。

本发明提出的星载可重构宽带数字信道化交换方法，包括以下步骤：

(1)对星地上行信号进行二次采样，得到等效基本子信道数Ve为2的次幂的并与一次采样信号具有不同采样率的数字信号；

(2)根据上述二次采样信号的频谱，用二通道无损网格方法，构建一个完美重构原型滤波模块，对完美重构原型滤波模块进行复指数调制，得到一个复指数调制完美重构滤波器组模块；

(3)用上述复指数调制完美重构滤波器组模块中的分析滤波部分对上述二次采样信号进行滤波，得到分离的子信道基带信号；

(4)根据卫星设定的交换信息，对上述分离的子信道基带信号进行交换，得到交换后的数据；

(5)用上述复指数调制完美重构滤波器组模块中的综合滤波部分对上述交换后的数据进行综合，得到一个星地下行信号。

上述方法中，构建完美重构原型滤波模块的充分必要条件是完美重构原型滤波模块的多相分量对B_k(z)和B_M+k(z)满足如下两种关系