可變帶寬數字信道合成器、分解器、信道合成與分解器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發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字信道合成 器、可變帶寬數字信道分解器、具有可變帶寬數字信道合成器與可變帶寬數字信道分解器 的用于衛星系統的可變帶寬數字信道合成與分解器。
【背景技術】
[0002] 數字信道合成與分解器廣泛運用于各種地面無線通信系統和衛星通信系統中。在 基于頻分復用的衛星通信系統中，每個用戶工作在衛星信道的不同頻段。衛星載荷完成多 用戶信號的接收后，通過數字化處理得到基帶多載波寬帶信號。多載波信號通過數字信道 化分解器實現頻譜搬移。衛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 入數字化信道合成器，構成寬帶多載波信號再發送給地面用戶，實現不同用戶間的信息交 換。
[0003] 然而現有的基于專用集成電路(ASIC)數字信道合成與分解器工作模式固定，只能 支持固定的用戶數和子帶帶寬;而基于現場可編程門陣列(FPGA)構造的數字信道合成與分 解器雖然工作模式可以靈活配置，但是限于現有星載FPGA的器件水平，難以實現大吞吐量 的數字信道合成與分解器。

【發明內容】

[0004] 已有的數字信道化合成與分解器沒有考慮到星載環境下對功能多樣化的需求，一 種結構只能用于固定用戶的固定帶寬信號的分解和合成，因此，本發明為解決這個問題提 供一種可變帶寬數字信道合成器、可變帶寬數字信道分解器、具有可變帶寬數字信道合成 器與可變帶寬數字信道分解器的用于衛星系統的可變帶寬數字信道合成與分解器。
[0005] 本發明的解決方案是:一種可變帶寬數字信道合成器，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；該可變帶寬數字信道合成器基于固定 點數FFT和固定濾波器系數架構實現，FFT為快速傅氏變換Fast Fourier Transformation 的簡稱;在基于K點FFT結構實現的可變帶寬數字信道合成器中，多用戶窄帶信號經過FFT實 現頻譜搬移，再通過低通濾波實現鏡像分量抑制，最后進行合成，K為正整數。
[0006] 作為上述方案的進一步改進，當用戶數發生變化的時候:先，在沒有數據輸入的端 口輸入全零數據;然后，更改合成器的工作時鐘;最后，在后端輸出時，按照相應的比例進行 抽取和并串轉換;完成上述三個步驟即可使數字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶 數包括:1(、1(/2、1(/4、一和單用戶。
[0007] 進一步地，對應于K個用戶的窄帶信號為丄(/?)，…，經過FFT 變換、多相抗鏡像濾波和相位旋轉后，通過并串轉換實現多用戶窄帶信號合成寬帶信號。
[0008] 再進一步地，實現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] 本發明還提供一種可變帶寬數字信道分解器，根據工作模式配置，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結構完成頻 譜搬移，得到每個用戶的基帶信號;衛星接收的多載波寬帶信號經過數字化以后表示為:x (n)，設x(n)包含K個子帶，對應K個用戶的窄帶信號：jrn(mU _)」(/?)，…，其中K 為數字信道分解器支持的最大子帶數，K為2的冪;hLP(n)為抗混疊濾波器，經過多相變換以 后，得到go(m)，gi(m)，…，gK-i(m)，其中gp(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] 本發明還提供一種用于衛星系統的可變帶寬數字信道合成與分解器，其包括可變 帶寬數字信道合成器與可變帶寬數字信道分解器;該可變帶寬數字信道合成器，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；該可變帶寬數字信道 合成器基于固定點數FFT和固定濾波器系數架構實現;在基于K點FFT結構實現的可變帶寬 數字信道合成器中，多用戶窄帶信號經過FFT實現頻譜搬移，再通過低通濾波實現鏡像分量 抑制，最后進行合成，K為正整數；
[0012] 該可變帶寬數字信道分解器，根據工作模式配置，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結構完成頻譜搬移，得到每個 用戶的基帶信號;衛星接收的多載波寬帶信號經過數字化以后表示為:x(n)，設x(n)包含K 個子帶，對應K個用戶的窄帶信號:…，其中K為數字信道分解器支 持的最大子帶數，K為2的冪；hLP(n)為抗混疊濾波器，經過多相變換以后，得到gQ(m)， gl (111)，...41(-1(111)，其中區?(111)=111^(1(111+0)，0 = 〇，1，2，."1(-1。
[0013] 作為上述方案的進一步改進，當用戶數發生變化的時候:先，在沒有數據輸入的端 口輸入全零數據;然后，更改合成器的工作時鐘;最后，在后端輸出時，按照相應的比例進行 抽取和并串轉換;完成上述三個步驟即可使數字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶 數包括:1(、1(/2、1(/4、一和單用戶。
[0014] 進一步地，對應于K個用戶的窄帶信號為.[.:,(/?)，，…，^ ?，經過FFT 變換、多相抗鏡像濾波和相位旋轉后，通過并串轉換實現多用戶窄帶信號合成寬帶信號。 [0015]再進一步地，實現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] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0017] 1.本發明設計的可變帶寬數字信道分解器可以適用于設計的最大用戶數K，及K/ 2、K/4、…及單用戶；
[0018] 2.本發明設計的可變帶寬數字信道合成器可以適用于設計的最大用戶數K，及K/ 2、K/4、…及單用戶；
[0019] 3.本發明設計的可變帶寬數字信道分解器在用戶數按表1發生變化時，只需要更 改輸入時鐘即可，其內部結構不用做任何更改；
[0020] 4.本發明設計的可變帶寬數字信道合成器在用戶數按表2發生變化時，只需要更 改輸入時鐘即可，其內部結構不用做任何更改；
[0021] 5.本發明能夠很好的實現星上數字信道合成與分解器的功能重構，實現載荷功能 自適應匹配應用需求；
[0022] 6.本發明設計的可變帶寬數字信道合成與分解器能夠應用在設計帶寬可變數字 信道合成與分解器的ASIC芯片。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發明用于64用戶信號合成的可變帶寬數字信道分解器的實現結構圖；
[0024] 圖2為本發明用于64用戶信號合成的可變帶寬數字信道合成器的實現結構圖；
[0025] 圖3為利用圖2的數字信道合成器，64用戶數字信道合成后的功率譜密度圖；
[0026] 圖4為利用圖1的數字信道分解器，64用戶數字信道分解后的用戶解調星座圖；
[0027] 圖5為本發明用于4用戶信號合成的可變帶寬數字信道合成器的實現結構圖；
[0028] 圖6為利用圖5的數字信道合成器，4用戶數字信道合成后的功率譜密度圖；
[0029] 圖7為本發明用于4用戶信號合成的可變帶寬數字信道分解器的實現結構圖；
[0030] 圖8為利用圖7的數字信道分解器，4用戶數字信道分解后的用戶解調星座圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032] 本發明的可變帶寬數字信道合成與分解器包括可變帶寬數字信道合成器和可變 帶寬數字信道分解器。本發明設計的可變帶寬數字信道合成與分解器可用于衛星通信系 統。可變帶寬數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。可變帶寬數字信道合成器可以根據任務需求適配不同用戶數的不同帶寬信號的 合成。
[0033]可變帶寬數字信道合成器基于固定點數FFT和固定濾波器系數架構實現，FFT為快 速傅氏變換Fast Fourier Transformat ion的簡稱。在基于冗點？?!1結構實現的可變帶寬數 字信道合成器中，多用戶窄帶信號經過FFT實現頻譜搬移，再通過低通濾波實現鏡像分量抑 制，最后進行合成。當用戶數發生變化的時候：
[0034] 1)在沒有數據輸入的端口輸入全零數據；
[0035] 2)更改合成器的工作時鐘；
[0036] 3)在后端輸出時，按照相應的比例進行抽取和并串轉換。
[0037] 完成上述3個步驟即可使數字信道合成器切換工作模式，可支持的用戶數包括:K、 K/2、K/4、…和單用戶。
[0038]比如對一個基于K = 64點FFT結構的可變帶寬數字信道合成器，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