[发明专利]一种星载交换机的分布式混合实现结构及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多波束GEO卫星的星载交换结构，特别涉及基于WCDMA通信体制的具备星上处理交换功能的GEO卫星，属于卫星移动通信技术领域。

背景技术

传统的卫星通信多是固定站通信，传输电视、广播、小型地面站等业务，卫星承担更多的是中继功能。移动通信业务的迅猛发展要求，未来的通信卫星不但具有传统的中继功能，还必须具备星上交换功能，来满足小型终端的移动通信业务的需求。许多国家都在发展具有星上交换能力的卫星系统，但由于技术水平和实现复杂度、成本等的限制，采用复杂星上交换的卫星系统依然很少，如何从实际需要出发，立足现有技术水平，研究针对GEO移动通信卫星的易于实现的星上交换系统是非常有意义的课题。

关于星上交换的文章很多，但多是考虑电路交换体制或者分组交换体制，而在GEO卫星通信系统的实现时，往往从系统容量的角度出发，考虑电路交换或者星上透明转发。《星上交换在抗干扰通信卫星中的应用》提出发展混合交换的抗干扰军事卫星网络的思路，对传输的信息分类处理，不同传输要求的信息采取不同的交换方式，和本文提出的分布式混合结构有着质的区别：本交换结构是通过空间上不直接连接的多个采用不同交换体制的模块组合完成多波束GEO卫星通信系统所需要的处理目标。

本发明来源于民用863课题“基于3G及其兼容技术的GEO卫星移动通信系统总体技术研究”的子专题“星上处理与交换技术研究”，目前，国内外无相关的研究机构提出这种实现结构。

国外的多波束移动通信卫星MUOS系统星上采用透明转发模式，地面进行处理交换，显然在地面信关站不会存在处理资源受限和空间环境受限等问题，因此不需要进行分布式实现。地面移动通信系统不存在具有上百个波束的基站，因此也不会存在这样的问题，没有相关的技术被采用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种动态高效的星载交换机的分布式混合实现结构及实现方法。

本发明的技术解决方案是：一种星载交换机的分布式混合实现结构，包括接收电路波形交换模块、若干上行处理器、基带交换模块、若干下行处理器、发射电路波形交换模块和星上控制单元；

用户向信关站发起呼叫请求，信关站查看上行处理器是否有两个信道的余量，若有余量，信关站向星上控制单元发送带有连接标识和参数消息的指令，星上控制单元接收到信关站指令后，查看每个上行处理器的资源占有，若有空余资源，选择空余资源最大的上行处理器，更新并保存每个上行处理器信息表和空余资源表，根据所选择的上行处理器的序号和相对接收电路波形交换模块的位置信息，确定接收电路波形交换模块的输出端口，并将接收电路波形交换模块的输出端口、输入端口、连接标识和参数消息写入控制指令发送给接收电路波形交换模块，星上控制单元生成带有连接标识和参数消息的控制指令发送给上行处理器和下行处理器，生成并保存更新包括上行处理器序号和下行处理器序号的路由表，星上控制单元生成带有连接标识的控制指令发送给基带交换模块，星上控制单元生成带有发射电路波形交换模块输入端口、连接标识和参数消息的控制指令发送给发射电路波形交换模块，接收电路波形交换模块接收到星上控制单元发出的控制指令后，接收用户经接收数字波束形成网络送来的波束信号，并根据控制指令将每一路波束信号送到指定的上行处理器，上行处理器根据接收到控制指令对波束信号处理后再生出带波束号和信道号标识的基带信息，并将基带信息送至基带交换模块，基带交换模块根据接收到的控制指令查找路由表，根据路由表中对应的下行处理器序号将基带信息送至对应的下行处理器，下行处理器根据接收到的控制指令对基带交换模块输出的基带信息按照波束号分类，再进行编码和扩频调制，以波束信号的形式送出给发射电路波形交换模块，发射电路波形交换模块将来自多个下行处理器的属于同一个波束的所有信道信号进行合路后输出。

所述的上行处理器的数量N₁不少于Q/K个，其中K为每一个上行处理器可处理的信道数，Q为星上处理载荷的能力即星上处理最多能处理的信道数。

所述的下行处理器的数量N₂不少于个，其中J为每一个下行处理器可处理的波束数，M为星上处理载荷需完成处理的波束数。