可變帶寬數(shù)字信道合成器、分解器、信道合成與分解器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信道合成器、信道分解器，尤其涉及一種可變帶寬數(shù)字信道合成 器、可變帶寬數(shù)字信道分解器、具有可變帶寬數(shù)字信道合成器與可變帶寬數(shù)字信道分解器 的用于衛(wèi)星系統(tǒng)的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字信道合成與分解器廣泛運用于各種地面無線通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。在 基于頻分復(fù)用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，每個用戶工作在衛(wèi)星信道的不同頻段。衛(wèi)星載荷完成多 用戶信號的接收后，通過數(shù)字化處理得到基帶多載波寬帶信號。多載波信號通過數(shù)字信道 化分解器實現(xiàn)頻譜搬移。衛(wèi)星可以將搬到基帶的各用戶信號進行信道交換，交換以后再送 入數(shù)字化信道合成器，構(gòu)成寬帶多載波信號再發(fā)送給地面用戶，實現(xiàn)不同用戶間的信息交 換。
[0003] 然而現(xiàn)有的基于專用集成電路(ASIC)數(shù)字信道合成與分解器工作模式固定，只能 支持固定的用戶數(shù)和子帶帶寬;而基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)構(gòu)造的數(shù)字信道合成與分 解器雖然工作模式可以靈活配置，但是限于現(xiàn)有星載FPGA的器件水平，難以實現(xiàn)大吞吐量 的數(shù)字信道合成與分解器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 已有的數(shù)字信道化合成與分解器沒有考慮到星載環(huán)境下對功能多樣化的需求，一 種結(jié)構(gòu)只能用于固定用戶的固定帶寬信號的分解和合成，因此，本發(fā)明為解決這個問題提 供一種可變帶寬數(shù)字信道合成器、可變帶寬數(shù)字信道分解器、具有可變帶寬數(shù)字信道合成 器與可變帶寬數(shù)字信道分解器的用于衛(wèi)星系統(tǒng)的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器。
[0005] 本發(fā)明的解決方案是:一種可變帶寬數(shù)字信道合成器，其用于完成不同用戶窄帶 信號的頻譜搬移，并在合成后輸出多載波寬帶信號；該可變帶寬數(shù)字信道合成器基于固定 點數(shù)FFT和固定濾波器系數(shù)架構(gòu)實現(xiàn)，F(xiàn)FT為快速傅氏變換Fast Fourier Transformation 的簡稱;在基于K點FFT結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可變帶寬數(shù)字信道合成器中，多用戶窄帶信號經(jīng)過FFT實 現(xiàn)頻譜搬移，再通過低通濾波實現(xiàn)鏡像分量抑制，最后進行合成，K為正整數(shù)。
[0006] 作為上述方案的進一步改進，當(dāng)用戶數(shù)發(fā)生變化的時候:先，在沒有數(shù)據(jù)輸入的端 口輸入全零數(shù)據(jù);然后，更改合成器的工作時鐘;最后，在后端輸出時，按照相應(yīng)的比例進行 抽取和并串轉(zhuǎn)換;完成上述三個步驟即可使數(shù)字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶 數(shù)包括:1(、1(/2、1(/4、一和單用戶。
[0007] 進一步地，對應(yīng)于K個用戶的窄帶信號為丄(/?)，…，經(jīng)過FFT 變換、多相抗鏡像濾波和相位旋轉(zhuǎn)后，通過并串轉(zhuǎn)換實現(xiàn)多用戶窄帶信號合成寬帶信號。
[0008] 再進一步地，實現(xiàn)多相抗鏡像濾波的多相抗鏡像濾波器為qP(m) = kp(Km-p)，P = 0，1，2，."K-1〇
[0009] 本發(fā)明還提供一種可變帶寬數(shù)字信道分解器，根據(jù)工作模式配置，將接收信號依 此送入各輸入端口，完成多用戶寬帶信號的抽取、抗混疊濾波后，送入K點IFFT結(jié)構(gòu)完成頻 譜搬移，得到每個用戶的基帶信號;衛(wèi)星接收的多載波寬帶信號經(jīng)過數(shù)字化以后表示為:x (n)，設(shè)x(n)包含K個子帶，對應(yīng)K個用戶的窄帶信號：jrn(mU _)」(/?)，…，其中K 為數(shù)字信道分解器支持的最大子帶數(shù)，K為2的冪;hLP(n)為抗混疊濾波器，經(jīng)過多相變換以 后，得到go(m)，gi(m)，…，gK-i(m)，其中g(shù)p(m)=hLP(Km+p)，P = 0，1，2,…K-1。
[0010] 作為上述方案的進一步改進，該可變帶寬數(shù)字信道分解器支持1(、1(/2、1(/4、~單用 戶工作模式，且工作模式切換的時候，只需要改變工作時鐘。
[0011] 本發(fā)明還提供一種用于衛(wèi)星系統(tǒng)的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器，其包括可變 帶寬數(shù)字信道合成器與可變帶寬數(shù)字信道分解器;該可變帶寬數(shù)字信道合成器，其用于完 成不同用戶窄帶信號的頻譜搬移，并在合成后輸出多載波寬帶信號；該可變帶寬數(shù)字信道 合成器基于固定點數(shù)FFT和固定濾波器系數(shù)架構(gòu)實現(xiàn);在基于K點FFT結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可變帶寬 數(shù)字信道合成器中，多用戶窄帶信號經(jīng)過FFT實現(xiàn)頻譜搬移，再通過低通濾波實現(xiàn)鏡像分量 抑制，最后進行合成，K為正整數(shù)；
[0012] 該可變帶寬數(shù)字信道分解器，根據(jù)工作模式配置，將接收信號依此送入各輸入端 口，完成多用戶寬帶信號的抽取、抗混疊濾波后，送入K點FFT結(jié)構(gòu)完成頻譜搬移，得到每個 用戶的基帶信號;衛(wèi)星接收的多載波寬帶信號經(jīng)過數(shù)字化以后表示為:x(n)，設(shè)x(n)包含K 個子帶，對應(yīng)K個用戶的窄帶信號:…，其中K為數(shù)字信道分解器支 持的最大子帶數(shù)，K為2的冪；hLP(n)為抗混疊濾波器，經(jīng)過多相變換以后，得到gQ(m)， gl (111)，...41(-1(111)，其中區(qū)?(111)=111^(1(111+0)，0 = 〇，1，2，."1(-1。
[0013] 作為上述方案的進一步改進，當(dāng)用戶數(shù)發(fā)生變化的時候:先，在沒有數(shù)據(jù)輸入的端 口輸入全零數(shù)據(jù);然后，更改合成器的工作時鐘;最后，在后端輸出時，按照相應(yīng)的比例進行 抽取和并串轉(zhuǎn)換;完成上述三個步驟即可使數(shù)字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶 數(shù)包括:1(、1(/2、1(/4、一和單用戶。
[0014] 進一步地，對應(yīng)于K個用戶的窄帶信號為.[.:,(/?)，，…，^ ?，經(jīng)過FFT 變換、多相抗鏡像濾波和相位旋轉(zhuǎn)后，通過并串轉(zhuǎn)換實現(xiàn)多用戶窄帶信號合成寬帶信號。 [0015]再進一步地，實現(xiàn)多相抗鏡像濾波的多相抗鏡像濾波器為qp(m) = hLP(Km-p)，P = 0，1，2，."K_1〇
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0017] 1.本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道分解器可以適用于設(shè)計的最大用戶數(shù)K，及K/ 2、K/4、…及單用戶；
[0018] 2.本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道合成器可以適用于設(shè)計的最大用戶數(shù)K，及K/ 2、K/4、…及單用戶；
[0019] 3.本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道分解器在用戶數(shù)按表1發(fā)生變化時，只需要更 改輸入時鐘即可，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不用做任何更改；
[0020] 4.本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道合成器在用戶數(shù)按表2發(fā)生變化時，只需要更 改輸入時鐘即可，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不用做任何更改；
[0021] 5.本發(fā)明能夠很好的實現(xiàn)星上數(shù)字信道合成與分解器的功能重構(gòu)，實現(xiàn)載荷功能 自適應(yīng)匹配應(yīng)用需求；
[0022] 6.本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器能夠應(yīng)用在設(shè)計帶寬可變數(shù)字 信道合成與分解器的ASIC芯片。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明用于64用戶信號合成的可變帶寬數(shù)字信道分解器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明用于64用戶信號合成的可變帶寬數(shù)字信道合成器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3為利用圖2的數(shù)字信道合成器，64用戶數(shù)字信道合成后的功率譜密度圖；
[0026] 圖4為利用圖1的數(shù)字信道分解器，64用戶數(shù)字信道分解后的用戶解調(diào)星座圖；
[0027] 圖5為本發(fā)明用于4用戶信號合成的可變帶寬數(shù)字信道合成器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖6為利用圖5的數(shù)字信道合成器，4用戶數(shù)字信道合成后的功率譜密度圖；
[0029] 圖7為本發(fā)明用于4用戶信號合成的可變帶寬數(shù)字信道分解器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖8為利用圖7的數(shù)字信道分解器，4用戶數(shù)字信道分解后的用戶解調(diào)星座圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032] 本發(fā)明的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器包括可變帶寬數(shù)字信道合成器和可變 帶寬數(shù)字信道分解器。本發(fā)明設(shè)計的可變帶寬數(shù)字信道合成與分解器可用于衛(wèi)星通信系 統(tǒng)?？勺儙挃?shù)字信道合成器完成不同用戶窄帶信號的頻譜搬移，并在合成后輸出多載波 寬帶信號?？勺儙挃?shù)字信道合成器可以根據(jù)任務(wù)需求適配不同用戶數(shù)的不同帶寬信號的 合成。
[0033]可變帶寬數(shù)字信道合成器基于固定點數(shù)FFT和固定濾波器系數(shù)架構(gòu)實現(xiàn)，F(xiàn)FT為快 速傅氏變換Fast Fourier Transformat ion的簡稱。在基于冗點？?!1結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可變帶寬數(shù) 字信道合成器中，多用戶窄帶信號經(jīng)過FFT實現(xiàn)頻譜搬移，再通過低通濾波實現(xiàn)鏡像分量抑 制，最后進行合成。當(dāng)用戶數(shù)發(fā)生變化的時候：
[0034] 1)在沒有數(shù)據(jù)輸入的端口輸入全零數(shù)據(jù)；
[0035] 2)更改合成器的工作時鐘；
[0036] 3)在后端輸出時，按照相應(yīng)的比例進行抽取和并串轉(zhuǎn)換。
[0037] 完成上述3個步驟即可使數(shù)字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶數(shù)包括:K、 K/2、K/4、…和單用戶。
[0038]比如對一個基于K = 64點FFT結(jié)構(gòu)的可變帶寬數(shù)字信道合成器，可以支持如下的工 作模式配置：
[0039] #64個用戶，每個用戶帶寬為B的64路窄帶信號合成；
[0040] #32個用戶，每個用戶帶寬為2B的32路窄帶信號合成；
[0041 ] #16用戶，每個用戶帶寬為4B的32路窄帶信號合成；
[0042] #8用戶，每個用戶帶寬為8B的32路窄帶信號