一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统及方法，属于卫星通信技术领域。其采用信道化、波束形成、交换一体化架构，完成对接收信号的精确滤波、电路交换和波束形成操作，能够完成用户信号任意跨波束、跨频带的灵活互换，以支持多场景下对卫星移动通信的传输需求，具有灵活的“空域/频域”资源处理机制，可以使同一星载平台能够适应不同体制的传输需求，提高卫星资源的利用效率。提高卫星资源的利用效率。提高卫星资源的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统及方法


[0001]本专利技术属于卫星通信
，特别是指一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统及方法。

技术介绍

[0002]得益于相控阵天线技术的发展，多波束卫星通信载荷以其高天线增益、多波束覆盖和支持波束间频率复用等优点受到越来越多的重视和应用。为了适应蜂窝状同时多点多波束覆盖，充分利用宝贵的卫星资源，卫星载荷开始从传统的弯管式转发向处理交换发展，具有灵活的空域、频率域资源调配能力，为端到端的单跳通信奠定基础。
[0003]目前，大部分卫星系统的转发器的波束形成与后续的处理转发处理分开处理的架构，在波束形成后，采用多通道滤波器组、多相滤波等技术，实现的都是固定带宽的窄带信号交换功能，无法支持不同卫星移动通信体制对星载平台的波束和子带宽度调度需求。

技术实现思路

[0004]为了解决卫星载荷灵活空域、频率域资源调配问题，本专利技术提出一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统及方法，本专利技术能够支持不同卫星移动通信体制对星载平台的波束和子带宽度调度需求，从而支持多场景下对卫星移动通信的传输需求，提高卫星资源的利用效率。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统，包括用户馈源及射频前端模块、A/D变换及频带拆分模块、接收波束形成及子带拆分模块、业务分组及空频交换模块、子带拼接及发射波束形成模块、频带拼接及D/A变换模块；
[0007]用户馈源及射频前端模块接收阵列信号并送入A/D变换及频带拆分模块；
[0008]A/D变换及频带拆分模块对输入信号进行A/D变换，并以用户子带信号的最小带宽为单位将频带拆分成不同波束域的信号，然后送入接收波束形成及子带拆分模块；
[0009]接收波束形成及子带拆分模块进行接收波束形成及子带拆分，得到基本用户子带，送入业务分组及空频交换模块；
[0010]业务分组及空频交换模块用于完成星内单跳业务、信关站馈电业务、以及星间链业务分组，并完成任意跨波束、跨频带的信道互换，并将用户侧信号送入子带拼接及发射波束形成模块；
[0011]子带拼接及发射波束形成模块对输入信号进行子带拼接及发射波束形成，然后送入频带拼接及D/A变换模块；
[0012]频带拼接及D/A变换模块对输入信号进行频带拼接及D/A变换，然后送入用户馈源及射频前端模块，信号在用户馈源及射频前端模块中经射频前端由用户馈源发射出去。
[0013]一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换方法，使用如上所述的系统进行星上柔性交换，从用户馈源及射频前端模块输入的阵列信号为Q个宽带信号，包含频分和空分
复用的多个波束信号，该信号由星内用户单跳、信关站馈电链路以及星间链三种类型业务组成，三类业务间需要完成任意跨波束、跨频带交换，以及用户侧的多波束形成；该方法包括以下步骤：
[0014]步骤1，将用户馈源接收的Q通道阵列信号经A/D变换，并根据用户子带信号的最小带宽ΔB进行时域分段截取处理，得到Q通道的时域信号；
[0015]步骤2，对Q通道的时域信号进行全频带M点FFT，并根据波位覆盖的染色方案，在频域拆分为多个波束域信号；
[0016]步骤3：对应波位覆盖方案、Q通道拆分好的波束域信号以及相应的权值完成接收波束形成；然后，按照用户波位覆盖的染色方案，根据每个用户占用的子带对子载波进行分组滤波；
[0017]步骤4：根据星内用户单跳、信关站馈电链路以及星间链三种业务类型，把各子带信号进行业务分组、空间域、频率域交换；
[0018]步骤5：重新把同一个波束不同用户子带的信号拼接在一起，这里把星间链路、馈电链路分别看作一个波束处理；
[0019]步骤6：按照用户波位覆盖的染色方案，把同一个馈源需要发送的相同频率的信号相互叠加，把不同频带的信号拼接在一起，然后进行全频带IFFT处理，变成时域信号；
[0020]步骤7：在时域把各段数据拼接连起来，经相应通道D/A变换后变成模拟信号，最后经射频前端由用户馈源发射出去。
[0021]进一步的，所述的步骤1和步骤2中，时域分段截取以及FFT处理均为线性卷积处理。
[0022]进一步的，所述的步骤6和步骤7中，IFFT以及时域数据拼接处理，与步骤1和步骤2中的线性卷积处理相对应。
[0023]本专利技术具有如下优点：
[0024]1.本专利技术采用信道化、波束形成、交换一体化架构，可以完成对接收信号的精确滤波、电路交换和波束形成操作，能够支持不同卫星移动通信体制对星载平台的波束和子带宽度调度需求，进而支持多场景下对卫星移动通信的传输需求，提高卫星资源的利用效率。
[0025]2.本专利技术以FFT处理为核心进行数字信道化波束形成，由于可分别对每个子载波做单独处理和路由，这种方式可以适应各种信号带宽的灵活波束设置。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例中星上柔性交换系统的总体结构图。
[0027]图2是本专利技术实施例中星上柔性交换方法的流程图。
[0028]图3是本专利技术实施例中波位覆盖染色示意图。
[0029]图4是本专利技术实施例中馈源和波束的频域子载波示意图。
[0030]图5是本专利技术实施例中用户子载波的跨波束跨频带交换示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0032]一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统，包括用户馈源及射频前端、
A/D变换及频带拆分、接收波束形成及子带拆分、业务分组及空频交换、子带拼接及发射波束形成、频带拼接及D/A变换。
[0033]其中，由用户馈源接收的阵列信号经A/D变换，并以用户子带信号的最小带宽为单位将频带拆分成不同波束域的信号，然后经接收波束形成及子带拆分为基本用户子带，进入业务分组及空频交换完成网内单跳业务、信关站馈电业务、以及星间链业务分组，并完成任意跨波束、跨频带的信道互换，用户侧信号再经过子带拼接及发射波束形成后进行频带拼接及D/A变换，最后经射频前端发送至用户馈源发射出去。
[0034]一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换方法，从用户馈源输入Q个宽带时域信号，包含了频分和空分复用的多个波束信号，该信号主要由星内用户单跳、信关站馈电链路、以及星间链三种类型业务组成，三类业务间需要完成任意跨波束、跨频带交换，以及用户侧的多波束形成。该方法具体包括以下步骤：
[0035]步骤1：将用户馈源接收的Q通道阵列信号经A/D变换，并根据用户子带信号的最小带宽ΔB进行时域分段截取处理。
[0036]步骤2：对上述Q通道的时域信号进行全频带M点FFT，并根据波位覆盖的染色方案，在频域拆分为多个波束域信号。
[0037]步骤3：对应波位覆盖方案、Q通道拆分好的波束域信号以及相应的权值完成接收波束形成；然后，按照用户波位覆盖的染色方案，根据每个用户占用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换系统，其特征在于，包括用户馈源及射频前端模块、A/D变换及频带拆分模块、接收波束形成及子带拆分模块、业务分组及空频交换模块、子带拼接及发射波束形成模块、频带拼接及D/A变换模块；用户馈源及射频前端模块接收阵列信号并送入A/D变换及频带拆分模块；A/D变换及频带拆分模块对输入信号进行A/D变换，并以用户子带信号的最小带宽为单位将频带拆分成不同波束域的信号，然后送入接收波束形成及子带拆分模块；接收波束形成及子带拆分模块进行接收波束形成及子带拆分，得到基本用户子带，送入业务分组及空频交换模块；业务分组及空频交换模块用于完成星内单跳业务、信关站馈电业务、以及星间链业务分组，并完成任意跨波束、跨频带的信道互换，并将用户侧信号送入子带拼接及发射波束形成模块；子带拼接及发射波束形成模块对输入信号进行子带拼接及发射波束形成，然后送入频带拼接及D/A变换模块；频带拼接及D/A变换模块对输入信号进行频带拼接及D/A变换，然后送入用户馈源及射频前端模块，信号在用户馈源及射频前端模块中经射频前端由用户馈源发射出去。2.一种基于数字信道化波束形成的星上柔性交换方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的系统进行星上柔性交换，从用户馈源及射频前端模块输入的阵列信号为Q个宽带信号，包含频分和空分复用的多个波束信号，该信号由星内用户单跳、信关站馈电链路以及星间链三种类型业务组成，三类业务间需要完成任意跨波束、跨频带交换，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，张秀军，赵明，周坡，刘彦刚，智开宇，冯世强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：