卫星通信的空口物理层信号处理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，包括互为冗余连接的主、备载荷信号处理单元；所述主、备载荷信号处理单元分别包括依次连接的发送链路、CPU模块、接收链路；所述发送链路用于根据所述CPU模块的数据发送指令，对待发送的数据信号进行卷积加扰、RS编码、卷积编码、扩频处理和脉冲调制后，进行发送；所述接收链路用于根据所述CPU模块的数据接收指令，对接收到的变频信号进行数字分路和信道化处理，分为若干个子信道，并将每个子信道的数据信号进行解调、解扩、解卷积和译码处理后，发送至CPU模块。

Signal processing system of physical layer of air port in satellite communication

【技术实现步骤摘要】
卫星通信的空口物理层信号处理系统
本专利技术涉及卫星通信
，特别涉及一种卫星通信的空口物理层信号处理系统。
技术介绍
卫星通信就是以卫星为中继器，实现地面远距离通信的一种通信方式。卫星通信系统较陆地通信系统而言具有信号覆盖区域广、通信距离远、可利用频带宽、通信容量大和通信线路稳定等优点，得到了广泛应用。目前卫星通信因频谱资源限制，一般单独采用FDMA(频分多址)制式，从而增加可用码道数。但是FDMA制式有一些额外开销：1)应对发射信号谱密度超标的射频设计；2)采用高阶数字滤波器，以抑制邻道干扰；3)抗干扰能力低，地面采用应答模式的开销；4)频偏较大，快速捕获的数字信号处理复杂；5)需要较为复杂的星上信道管理。而且单独采用FDMA制式，尽管潜在容量增加一倍，但是面临如下问题：1.发射功率谱密度显著超标，终端认证及进一步应用和推广困难；2.几乎没有抗干扰能力，VHF频段上不能保证可靠通信；3.星上的处理能力没有显著降低，还面临较为复杂的星上信道管理。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，针对现有技术的不足，本专利技术采用FDMA(频分多址)加CDMA(码分多址)的混合制式，在新的制式下，通过扩频干扰抵消技术，提升系统抗干扰能力，并且本专利技术采用并行解调方法，支持多用户接入。本专利技术采用的技术方案为：一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，包括互为冗余连接的主、备载荷信号处理单元；>所述主、备载荷信号处理单元分别包括依次连接的发送链路、CPU模块、接收链路；所述发送链路用于根据所述CPU模块的数据发送指令，对待发送的数据信号进行卷积加扰、RS编码、卷积编码、扩频处理和脉冲调制后，进行发送；所述接收链路用于根据所述CPU模块的数据接收指令，对接收到的变频信号进行数字分路和信道化处理，分为若干个子信道，并将每个子信道的数据信号进行解调、解扩、解卷积和译码处理后，发送至CPU模块。优选的，所述主、备载荷信号处理单元的CPU模块通过心跳线连接，形成主备冗余控制。优选的，所述发送链路包括依次连接的：加扰模块，采用扰码生成函数对数据信号进行卷积加扰；编码模块，对加扰后的数据信号进行卷积编码；扩频模块，将卷积编码后的数据信号生成信道帧，并对信道帧进行扩频编码；调制模块，对扩频编码后的扩频码流进行脉冲调制，生成脉冲数字信号；D/A转换模块，对所述脉冲数字信号进行数模转换，发送至对应的信道进行传输。优选的，所述扩频模块采用Gold扩频码，对信道帧进行扩频编码，将帧转换为码片，形成扩频码流。优选的，所述扰码生成函数通过采用循环移位寄存器实现。优选的，所述待发送的数据信号包括上行数据信号或下行数据信号；优选的，所述调制模块根据数据信号的速率，进行DBPSK脉冲调制或DPSK脉冲调制。优选的，所述接收链路包括依次连接的：A/D转换模块，对接收的变频信号进行模数转换，生成多信道数据信息；数字分路及信道化模块，对所述多信道数据信息进行数字分路及信道化处理，生成多个子信道；每个子信道由对应的解调模块、解扩模块和译码模块进行解调、解扩和译码处理。优选的，所述载荷信号处理单元包括FPGA芯片或DSP芯片。附图说明图1为本专利技术卫星通信的空口物理层信号处理系统的原理示意图；图2为本专利技术对208bps速率的上行数据信号的处理流程图；图3为本专利技术对832bps速率的上行数据信号的处理流程图；图4为本专利技术对208bps速率的下行数据信号的处理流程图；图5为本专利技术对1152bps速率的下行数据信号的处理流程图。具体实施方式下面参照如图1-图5对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本专利技术实施例提供了一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，该系统应用于卫星载荷系统和地面终端之间，可用于数据信号的发送与接收。如图1所示，该卫星通信的空口物理层信号处理系统包括互为冗余连接的主、备载荷信号处理单元；所述主、备载荷信号处理单元可采用FPGA芯片或DSP芯片实现，其结构相同，通过心跳线冗余连接，分别包括依次连接的发送链路、CPU模块、接收链路；所述CPU模块中存储有数据信号处理的指令，内部时钟和控制流程；所述发送链路用于根据所述CPU模块的数据发送指令，对待发送的数据信号进行卷积加扰、RS编码、卷积编码、扩频处理和脉冲调制，具体包括依次连接的：加扰模块，采用扰码生成函数对数据信号进行卷积加扰；编码模块，对加扰后的数据信号进行卷积编码；扩频模块，将卷积编码后的数据信号生成信道帧，并对信道帧进行扩频编码；调制模块，对扩频编码后的扩频码流进行脉冲调制，生成脉冲数字信号；D/A转换模块，对所述脉冲数字信号进行数模转换，发送至对应的信道进行传输；所述接收链路用于根据所述CPU模块的数据接收指令，对接收到的变频信号进行数字分路和信道化处理，分为若干个子信道，并将每个子信道的数据信号进行解调、解扩、解卷积和译码处理，具体包括依次连接的：A/D转换模块，对接收的变频信号进行模数转换，生成多信道数据信息；数字分路及信道化模块，对所述多信道数据信息进行数字分路及信道化处理，生成多个子信道；每个子信道由对应的解调模块、解扩模块和译码模块进行解调、解扩和译码处理后，发送至CPU模块进行处理。本实施例中，该发送链路支持对208bps和832bps两种速率的上行数据信号或对208bps和1152bps两种速率的下行数据信号进行处理；如图2所示，对传输速率小于等于208bps的上行数据信号，处理步骤如下：201：对小于等于208bps的用户数据信号进行处理，形成同等标准速率即208bps的VCDU(虚拟信道数据单元)数据单元；202：对每个VCDU数据单元的输入数据信号通过扰码生成函数H(x)＝x8+x7+x5+x3+1进行卷积加扰，形成加扰后的208bit数据单元和8bit的卷积尾比特，共计216bit；本步骤中，卷积加扰的目的是对每个VCDU数据单元的数据进行加密，上述扰码生成函数的实现，即扰码的产生采用循环移位寄存器实现；203：经过加扰后的216bit进行卷积码卷积运算，卷积码形式为(n，k，L)，分别对应输出比特数、输入比特数、约束长度，这里采用的卷积码为(4，3，7)，编码后形成288bit的VCDU数据单元，添加32bit同步头、16bit的处理延时保护和4bit的星地同步保护，其中4bit星地同步保护对应保护时间为11秒，共计340bit；本步骤中，卷积编码的目的是，数字信号在无线信道中传输时，由于信道自身条件特性的不理想，会受到诸多噪声干扰的影响，因而产生误码，通过卷积编码技术，可以降低误码率；204：上述340b本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，其特征在于，包括互为冗余连接的主、备载荷信号处理单元；/n所述主、备载荷信号处理单元分别包括依次连接的发送链路、CPU模块、接收链路；/n所述发送链路用于根据所述CPU模块的数据发送指令，对待发送的数据信号进行卷积加扰、RS编码、卷积编码、扩频处理和脉冲调制后，进行发送；/n所述接收链路用于根据所述CPU模块的数据接收指令，对接收到的变频信号进行数字分路和信道化处理，分为若干个子信道，并将每个子信道的数据信号进行解调、解扩、解卷积和译码处理后，发送至CPU模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信的空口物理层信号处理系统，其特征在于，包括互为冗余连接的主、备载荷信号处理单元；
所述主、备载荷信号处理单元分别包括依次连接的发送链路、CPU模块、接收链路；
所述发送链路用于根据所述CPU模块的数据发送指令，对待发送的数据信号进行卷积加扰、RS编码、卷积编码、扩频处理和脉冲调制后，进行发送；
所述接收链路用于根据所述CPU模块的数据接收指令，对接收到的变频信号进行数字分路和信道化处理，分为若干个子信道，并将每个子信道的数据信号进行解调、解扩、解卷积和译码处理后，发送至CPU模块。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主、备载荷信号处理单元的CPU模块通过心跳线连接，形成主备冗余控制。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发送链路包括依次连接的：
加扰模块，采用扰码生成函数对数据信号进行卷积加扰；
编码模块，对加扰后的数据信号进行卷积编码；
扩频模块，将卷积编码后的数据信号生成信道帧，并对信道帧进行扩频编码；
调制模块，对扩频编码后的扩频...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洁，吕强，孙谦，朱莲枝，刘涛，宋博，
申请(专利权)人：北京国电高科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11