CN106256094A - 经由传播同步的卫星承载交换机的无损重排 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种装置，其包括模拟前端以接收包含用户数据的模拟输入，和模数转换器以将模拟输入转换为包含用户数据的数字信号。数字信道器可以处理数字信号以生成用户数据的频率切片，并且数字组合器可以聚集频率切片以形成用户数据的输出子带。数字交换机可以根据多个可用映射图中的选定映射图将来自数字信道器的频率切片路由到数字组合器。该装置还包括映射图选择器，其传送指示选定映射图的映射图选择数据。数字信道器可以接收映射图选择数据并将其插入带内具有其用户数据的频率切片。并且数字交换机可以根据选择的映射图解释插入频率切片中的映射图选择数据并路由所述频率切片。

Description

经由传播同步的卫星承载交换机的无损重排

技术领域

本公开大体涉及卫星通信系统，并且具体涉及通过卫星通信系统的卫星上的应答机处理数据。

背景技术

卫星在各种不同的领域中使用，诸如用于导航、通信、环境监测、天气预报、广播等。许多家庭、商家、政府组织和其他用户可每天使用卫星用于娱乐、通信、信息收集和其他目的。现在有数百个人造卫星绕地球运行，并且每年发送更多卫星。

典型的现代卫星可包括携带一个或更多个天线的金属或复合框架、诸如太阳能电池的能源、以及各种电子组件。卫星上的电子组件可包括一个或更多个应答机。应答机可为电子组件群集，其包括一个或更多个接收器、频率变换器和发送器。每个应答机可经配置用于特定带宽。卫星的总带宽可由应答机的数量提供。

通信卫星上的应答机可经配置以经由上行链路天线从地球、另一卫星或其他静止或移动位置接收多个上行链路波束。每个接收的波束可被放大并向下转换以被应答机进一步处理。随后，在下行链路波束经由下行链路天线被向上转换和重新传输到地球、其他卫星或其他静止或移动位置之前，向下转换的波束可被切换、被多路复用或以其他方式被路由和组合。

通信卫星上的应答机可为模拟的或数字的。对于模拟应答机，切换可被限制在整个上行链路天线波束到特定下行链路天线波束的点到点映射。通信卫星上的数字应答机可提供使用数字信号处理的应答机功能。数字应答机可经配置从而以模拟应答机可能不能实现的方式划分、控制和监测卫星上的通信信号的带宽和功率分配。

数字应答机可具有以高度灵活的方式执行输入到输出的切换的能力。若干应答机利用包含多级交换机网络(诸如Clos交换机网络)的交换机，其中通过多级交换机网络，可以在输入和输出之间形成路径或连接。并且这些多级交换机网络中的一些是可重排非阻塞(RANB)的：闲置输入可以总被连接到闲置输出而不干扰输入和输出之间的其他存在的连接(非阻塞)并通过输入和输出之间的一级或更多级交换机进行连接，但这样做可能需要对一个或更多个存在的连接进行重排(可重排的)。

在其中通过多级交换机网络的连接被重排的情形中，如果不需要的话，常常希望对连接进行重排的过程不导致连接中的业务量的任何中断(丢失数据，“无损”)。常规网络通过在连接的输入和输出之间设置冗余连接(先接后离)来实现上述，但是这不期望地增加了根据其控制网络和通过网络的连接的算法的复杂性。并且允许建立冗余连接不期望地降低了交换机网络的能力。

因此，具有考虑上述一个或更多个问题和其他可能的问题的方法和装置将会是有益的。

发明内容

本公开的示例实施例一般针对用于连接中没有任何业务量损失(无损)并且不需要冗余连接的卫星承载的交换机的重排的改进技术。示例实施例的技术有时可以被称为传播同步。因此，示例实施例有时可以经由传播同步提供卫星承载的交换机的无损重排。

根据本公开的示例实施例的一个方面，提供一种装置，其包括模拟前端(AFE)、模数转换器(ADC)、数字信道器、数字组合器和数字交换机，并且在一些示例中可以被配置为通信卫星的有效负载。AFE经配置以接收包含用户数据的模拟输入，并且ADC经配置以将模拟输入转换为包含用户数据的数字信号。数字信道器经配置以处理数字信号从而生成用户数据的多个频率切片(frequency slice，频率切片/频率滤波剖面组)，并且数字组合器经配置以聚集多个频率切片从而形成用户数据的输出子带。而数字交换机包括多级交换机网络，该多级交换机网络经配置以根据多个可用映射图的选择的映射图将来自数字信道器的多个频率切片路由到数字组合器。

根据示例实施例的这个方面，所述装置还包括映射图选择器，其经配置以传送指示选择的映射图的映射图选择数据。随后，数字信道器经配置以接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的多个频率切片。并且多级交换机网络经配置以解释插入多个频率切片中的映射图选择数据并根据选择的映射图通过多级交换机网络路由多个频率切片。

在一些示例中，映射图选择器包括多个冗余逻辑件和表决逻辑件，多个冗余逻辑件经配置以接收输入信号并输出相应的映射图选择数据，表决逻辑件经配置以接收相应的映射图选择数据并输出与大多数相应的映射图选择数据一致的映射图选择数据。

在一些示例中，所述装置进一步包括配置存储器，其经配置以存储可以容错的多个可用映射图。在这些示例中，配置存储器(例如，容错配置存储器)可以经配置以接收来自映射图选择器的映射图选择数据，并且响应于此传送包含选择的映射图的映射图数据以由多级交换机网络接收。

在一些示例中，数字信道器可以包括频率分片逻辑件和成帧器(framer)。频率分片逻辑件可以经配置以生成用户数据的多个频率切片。成帧器可以经配置以用具体帧结构对用户数据的多个频率切片进行组帧以产生用户数据的帧。并且成帧器可以经配置以接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的帧中。

在一些进一步示例中，多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组。在这些进一步示例中，交换机组的每个交换机可以包括解帧器(deframer)、纵横式交换机(crossbarswitch)、映射图选择逻辑件和成帧器。解帧器可以经配置以从用户数据的帧中提取映射图选择数据，并且对帧进行解帧以产生用户数据的第二多个频率切片。纵横式交换机可以经配置以从解帧器接收第二多个频率切片，并且由此路由第二多个频率切片。映射图选择逻辑件可以经配置以从解帧器接收映射图选择数据，并且使得纵横式交换机根据映射图选择数据指示的选择的映射图路由第二多个频率切片。而成帧器可以经配置以利用具体帧结构将通过纵横式交换机路由的第二多个频率切片进行组帧以产生用户数据的第二帧。与数字信道器的成帧器相似，该成帧器还可以经配置以接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的第二帧中。

在一些示例中，交换机组的每个交换机可以包括第一缓冲存储器和第二缓冲存储器，其与配置存储器相似，可以为容错的。第一缓冲存储器(例如，第一容错缓冲存储器)可以经配置以存储选择的映射图，而第二缓冲存储器(例如，第二容错缓冲存储器)可以经配置以存储多个可用映射图的另一选择的映射图，当多个频率切片根据存储在第一缓冲存储器中的选择的映射图通过多级交换机网络被路由时，多个可用映射图的另一选择的映射图可以存储在第二缓冲存储器中。随后，多级交换机网络可以经配置以根据存储在第二缓冲存储器中的其他选择的映射图路由其他用户数据的后续多个频率切片。在此，数字信道器可以将指示其他选择的映射图的映射图选择数据插入其中带内具有其他用户数据的后续多个频率切片中。

在一些示例中，所述装置可以进一步包括数模转换器(DAC)，其经配置以将输出子带转换为包含用户数据的模拟输出，以及模拟后端(ABE)，其经配置以发送模拟输出。在一些进一步示例中，AFE可以经配置以接收包含第一多个带宽和第一多个接口频率的模拟输入，以及ABE可以经配置以发送包含第二多个带宽和第二多个接口频率的模拟输出。在一些示例中，所述装置被配置为通信卫星的有效负载。

一种方法包括：接收包含用户数据的模拟输入；将模拟输入转换为包含用户数据的数字信号；处理数字信号以生成用户数据的多个频率切片；聚集多个频率切片以形成用户数据的输出子带；在处理数字信号和聚集多个频率切片之间，通过包括多级交换机网络的数字交换机路由多个频率切片，根据多个可用映射图的选择的映射图，通过多级交换机网络路由多个频率切片；以及传送指示选择的映射图的映射图选择数据，其中处理数字信号包括接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的多个频率切片中，并且路由多个频率切片包括解释被插入多个频率切片中的映射图选择数据并根据选择的映射图通过多级交换机网络路由多个频率切片。

在该方法中，传送映射图选择数据包括在多个冗余逻辑件处接收输入信号并从其输出相应的映射图选择数据；以及在表决逻辑件处接收相应的映射图选择数据并从其输出与大多数相应的映射图选择数据一致的映射图选择数据。该方法进一步包括：将多个可用映射图存储在配置存储器中；以及在配置存储器处接收映射图选择数据，并且响应于此，传送包括选择的映射图的映射图数据以由多级交换机网络接收。在该方法中，处理数字信号包括生成用户数据的多个频率切片；以及用具体帧结构对用户数据的多个频率切片进行组帧以产生用户数据的帧，包括接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的帧中。

在该方法中，多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，并且对于交换机组的每个交换机，路由多个频率切片包括从用户数据的帧中提取映射图选择数据，并且解帧所述帧以产生用户数据的第二多个频率切片；通过纵横式交换机路由第二多个频率切片；使得纵横式交换机根据映射图选择数据指示的选择的映射图路由第二多个频率切片；以及用具体帧结构对通过纵横式交换机路由的第二多个频率切片进行组帧以产生用户数据的第二帧，包括接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的第二帧中。

在该方法中，多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，并且对于交换机组的每个交换机，路由多个频率切片包括在第一缓冲存储器中存储选择的映射图；以及在第二缓冲存储器中存储多个可用映射图的另一个选择的映射图，当根据存储在第一缓冲存储器中的选择的映射图通过多级交换机网络路由多个频率切片时，另一选择的映射图存储在第二缓冲存储器中，其中该方法进一步包括根据存储在第二缓冲存储器中的其他选择的映射图、通过多级交换机网络路由其他用户数据的后续多个频率切片，指示其他选择的映射图的映射图选择数据被插入带内具有其他用户数据的后续多个频率切片中。

该方法由被配置为通信卫星的有效负载的装置执行。该方法进一步包括将输出子带转换成包含用户数据的模拟输出；以及发送模拟输出。在该方法中，接收模拟输入包括接收包含第一多个带宽和第一多个接口频率的模拟输入，并且其中发送模拟输出包括发送包含第二多个带宽和第二多个接口频率的模拟输出。

在示例实施例的其他方面，提供了一种方法。本文所讨论的特征、功能和优势可以在各种示例实施例中独立实现或可以在其他示例实施例中组合，其进一步细节可以参考后续说明书和附图看到。

附图说明

一般地说，现将参考具有本公开所述的这种示例实施例的附图，其不必按比例绘制，并且其中：

图1示出根据本公开的示例实施例的一种卫星通信系统；

图2示出根据示例实施例的可以在卫星通信系统的卫星机载的应答机；

图3和图4示出在一些实施例中可以对应于图2中所示的应答机的各种组件的布置；以及

图5示出根据示例实施例的方面在一种方法中包含各种操作的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图对本公开的一些实施例进行更全面的描述，其中示出本公开的一些实施例，但不是全部。事实上，本公开的各种实施例以许多不同的形式实施并且不应该被解释为被限制在本文中提出的实施例，提供这些示例实施例以便本公开将是全面的和完整的，以及将本公开的范围完全传达给本领域的技术人员。在全文中，相似的附图标记指代相似元件。

本公开的示例实施例针对由卫星上的应答机处理数据。如本文所述，术语“卫星”可以不失一般性地被使用并且包括其他类型的中继和配电装置，其在各种示例中可以位于地面或由移动平台(例如，地面车辆、飞机、宇宙飞船、船只)机载。因此，尽管示例实施例的通信系统可以被显示或描述为包含一个或更多个“卫星”，该术语可以被更广泛地使用以包括一个或更多个中继和配电装置。

图1示出根据本公开的一个示例实施例的卫星通信系统100。如所示，卫星通信系统可以包括经配置以在地面站104和地面站106之间提供数据通信的卫星102。在其他示例中，卫星可以经配置以在任何数量的地面站、其他卫星、或在诸如地球的转动天体上或上方的其他静止或移动位置的任何组合之间和之中提供数据通信。

卫星102可以包括其上可以安装一个或更多个天线110、太阳能板112等的外壳108。天线可以经配置以从诸如地面站104(或另一个发送器)接收上行链路波束114，以及向诸如另一地面站106(或另一接收器)发送下行链路波束116。天线可以为适合在卫星102上使用的若干不同类型的天线中的任何一种。适当类型的天线的示例包括形成具有任何数量的独立可寻址发送或接收元件的天线的数字波束或模拟波束。并且这些类型的天线的适当实例包括点波束碟型天线(dishes)、多波束馈送天线、直接辐射阵列天线、相控阵列馈送反射器天线等。

卫星102的外壳108可以包含各种电子组件，其经配置以处理经由天线110接收的上行链路波束114，并且经配置以生成经由天线发送的下行链路波束116。就此而言，外壳可以包含包括一个或更多个经配置以切换并子信道路由上行链路波束至下行链路波束的有效负载。

安装至外壳108的太阳能板112可以为用于为外壳中的各种电子组件的操作提供电力的电源的一个示例。在一些示例中，卫星102可以包括外壳中的电池或利用一个或更多个其他电源或各种电源的组合以为外壳中的电子装置的操作提供电力。

图2示出一种应答机200的框图，在一些示例中，应答机200可以对应于诸如图1的卫星102的卫星的有效负载中发现的应答机。该应答机包括经配置以实现执行应答机的那些操作的若干组件。但应当注意，图2不意在暗示应答机的示例实施的物理或结构限制。就此而言，对于图2中示出的那些一个或更多个组件，除此之外，代替，或除此之外和代替两者，应答机可以包括其他组件。在一些示例实施例中，一些组件可以不是必须的。还应当了解，一些组件的操作在不同示例实施例中，可以在功能上组合或跨一个或更多个组件按功能拆分。

如所示，应答机200可以包括多个应答机片202，其被连接至经配置以为应答机片之间和之中的数字信号通信提供连接的背板204，以及其在一些示例中可以被实现为经配置以包含应答机片的外壳的部分。在一些示例中，应答机片可以在相应的电路板上实现，其中电路板可以被插入背板中以经由背板将应答机片连接在一起。就此而言，应答机片可以被实现为积木式模块(modular building block)；并且不同版本的应答机可以通过将适当数量的应答机片连接至背板提供不同的处理容量。

如下所述，每个应答机片可以包括若干组件。这些组件可以以任意若干不同方式实现。在一些示例中，应答机片的组件可以由安装在应答机片的电路板的电路系统实现。该电路系统可以由电子电路的集合构成，其中一些电子电路可以被封装为集成电路或多个互联集成电路(集成电路，有时通常其被称为“芯片”)。(一个或更多个)集成电路可以包括任何数量的不同类型的模拟、数字和/或混合信号(模拟和数字)(一个或更多个)集成电路。适当类型的集成电路的示例可以包括通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何适当的可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合。

现在将更具体地描述应答机200的应答机片中的应答机片202。应当理解，其他应答机片中的每个可以以相似方式实现，并且可以具有相同的硬件配置。如所示，应答机片202可以包括模拟部分206和数字处理部分208。在下面描述各种组件以及模拟部分和数字部分的功能。其他可能的组件和功能在上述引用的申请‘449中描述。

模拟部分206进而可以包括若干组件中的每个的一个或更多个，其包括模拟前端(AFE)210、模数转换器(ADC)212、数模转换器(DAC)214和模拟后端(ABE)216。AFE可以经配置以接收包含用户数据的模拟输入，并且AFE可以从一个或更多个接收天线218接收该模拟输入。这些接收天线有时可以被称为上行链路天线并包括卫星上任何适当数量和类型的天线，其经配置以接收用户数据的上行链路波束作为模拟前端的模拟输入。而ADC可以经配置以将该模拟输入转换成包含用户数据的数字信号以由数字处理部分208处理。

数字处理部分208可以包括若干组件中的每个的一个或更多个，其包括数字信道器220和数字组合器222，数字信道器220经配置以处理由ADC 212提供的数字信号以生成用户数据的多个频率切片，数字组合器222经配置以聚集频率切片从而形成用户数据的输出子带以由DAC 214和ABE 216处理。耦合至数字信道器和数字组合器并在它们之间，数字处理部分可以包括数字交换机224，其经配置以将数字信道器生成的频率切片路由至数字组合器。数字交换机还可以经配置以将其数字信道器生成的频率切片路由至其他应答机片202上的数字组合器。相似地，数字交换机可以经配置以将其他应答机片上的数字信道器生成的频率切片路由至其数字组合器。

DAC 214可以经配置以从数字组合器222接收输出子带并将输出子带转换成包含用户数据的模拟输出。ABE 216可以经配置以经由一个或更多个发送天线226发送模拟输出。这些发送天线有时可以被称为下行链路天线并且包括卫星上的任何适当数量和类型的天线，其经配置以将来自模拟后端的模拟输出作为下行链路波束发送。

模拟部分206和数字处理部分208可以经配置以在跨越特定带宽的一组连续频率上提供用户数据的处理，其中该频率有时被称为接口频率(interface frequency)。在一些示例中，带宽(并因此接口频率)可以任意地拆分成多个部分，其每个部分自身可以为一个带宽(相应接口频率跨越多个带宽)。对于AFE 210，带宽和接口频率-或带宽的部分和带宽可以拆分成的接口频率-有时可以被称为一个或更多个第一带宽和第一接口频率。且对于ABE 216，(一个或更多个)带宽和接口频率有时可以被称为一个或更多个第二带宽和第二接口频率。

在一些示例中，模拟部分206可以选择性地被配置用于不同的第一带宽/接口频率和/或不同的第二带宽/接口频率，而不改变其硬件配置或其AFE 210和/或ABE 216的硬件配置。例如，模拟部分可以经选择性配置用于500MHz、250MHz、125MHz的第一和/或第二带宽或其他带宽或带宽的组合，以及用于跨越所配置的带宽的任何数量的不同接口频率。对于500MHz的第一和/或第二带宽，例如，模拟部分可以经选择性配置用于83-583MHz、750-1250MHz、1416-1916MHz中的任何的第一和/或第二接口频率或跨越500MHz带宽的其他接口频率。并且继续该示例，模拟部分可以经选择性配置以接收带宽和跨越其任何若干不同部分(诸如一个500MHz部分(一个第一带宽)、两个250MHz部分(两个第一带宽)、250MHz部分和两个125MHz部分(三个第一带宽)、四个125MHz部分等)的接口频率。

在一些更具体示例中，模拟部分206和数字处理部分208可以经配置以为跨越N个单位的带宽频率(例如，MHz)的接口频率提供处理。在这些示例中，AFE 210可以包括n个输入端口，且ABE 216可以包括m个输出端口，其中n和m可以为相同数量或不同数量的端口。并且在此，模拟部分可以经配置以允许针对n个输入端口和m个输出端口对带宽和/或接口频率进行灵活选择。

进一步前述示例，N个单位的带宽频率(例如，MHz)可以跨AFE 210的n个输入端口任意地拆分，且可以类似地跨ABE 216的m个输出端口任意地拆分。以此方式，n个输入端口的每个可以提供N/n个单位的带宽频率，且m个输出端口中的每个可以提供N/m个单位的带宽频率。n个输入端口中的每个可以经配置以提供和m个输出端口中的每个相同或不同的带宽。因此，在一个示例中，模拟部分206和数字处理部分208经配置以为500MHz带宽提供处理，模拟部分可以包括一个500MHz输入端口(n＝1)和一个500MHz输出端口(m＝1)。在其他示例中，模拟部分可以包括两个250MHz输入端口(n＝2)和两个250MHz输出端口(m＝2)，四个125MHz输入端口(n＝4)和四个125MHz输出端口(m＝4)，或其中所有输入端口的总带宽为500MHz且所有输出端口的总带宽为500MHz的其他数量的输入端口和输出端口。

在数字处理部分208中，数字信道器220可以经配置以处理源自模拟输入的数字信号以生成频率切片，数字交换机224可以经配置以将该频率切片从数字信道器路由至数字组合器222。适当类型的数字交换机的示例包括纵横式交换机，多级交换机网络等。纵横式交换机有时可以被称为交连点交换机，交叉点交换机或矩阵交换机；以及在一些示例中，纵横式交换机可以被实施为排列在矩阵中的单独交换机的集合。

多级交换机网络可以包括以多个级布置(诸如在多级交换机网络中)的交换机(例如，纵横式交换机)组。随后，如一些示例中所示，数字交换机224可以包括多级交换机网络，诸如具有入口级交换机228、中间级交换机230和出口级交换机232的Clos交换机网络。在一些示例中，各种级的交换机可以简单地被称为入口交换机、中间交换机和出口交换机。在应答机片202中和跨应答机片，用户数据的频率切片可以由入口级交换机从数字信道器220路由至中间级交换机，从中间级交换机路由至出口级交换机，以及从出口级交换机路由至数字组合器222。

路由至或来自应答机片202的各种级交换机的用户数据的频率切片可以在应答机内被路由，也可以跨背板204被路由至其他应答机片或从其他应答机片被路由。因此，例如，应答机片的入口级交换机228可以经配置以将频率切片从数字信道器220路由至应答机片内的中间级交换机，并且跨背板到达其他应答机片的中间级交换机。所述中间级交换机可以经配置以从应答机片内的入口级交换机并跨越背板从其他应答机片的入口级交换机路由频率切片；以及将这些频率切片路由至应答机片内的出口级交换机232，并跨越到达其他应答机片的出口级交换机。而出口级交换机可以经配置以从应答机片内的中间级交换机并跨越背板从其他应答机片的中间级交换机路由频率切片；以及将这些频率切片路由至数字组合器222。

在一些示例中，数字交换机可以经配置从而以可重排非阻塞(RANB)方式将用户数据的频率切片从数字信道器220路由至数字组合器222。就此而言，被提供至数字交换机的任何输入上的频率切片可以由该数字交换机路由至数字组合器的任何输入，但是这样做可能需要重排经由数字交换机的、数字信道器和数字组合器之间的一个或更多个现存连接。在一些示例中，数字交换机可以以下列方式实现：入口级交换机228上的任何不用输入可以被连接至出口级交换机232上的任何不用输出以在必须或不必重排现存连接的情况下从数字信道器路由频率切片到数字组合器。

如上面背景技术部分所述，在其中对通过多级交换机网络的连接进行重排的示例中，常规网络在连接的输入和输出之间建立冗余连接(先接后离)。但这种不期望地增加了算法的复杂性(根据该算法控制网络和通过网络的连接)并且降低了网络的容量。因此，本公开的示例实施例提供改进技术(传播同步)用于数字交换机224(卫星承载交换机)重排，而在连接上没有任何通信损耗(无损)且不需要冗余连接。

根据示例实施例，通过数字交换机224的多级交换机网络的路径或连接可以由映射图规定。更具体的，例如，映射图可以规定通过多级交换机网络的入口级交换机228、中间级交换机230和出口级交换机232中的每个的(例如，每个的输入至输出)的业务量映射。可以存在多个可用映射图，并且每个可以由映射图选择数据指示。例如，映射图选择数据可以包括单个位、两个位等，单个位指示两个映射图中的一个(例如，位0＝映射图A；位1＝映射图B)，两个位指示多达四个映射图中的一个(例如，位00＝映射图A；位01＝映射图B；位10＝映射图C；位11＝映射图D)。

还根据示例实施例，数字交换机224的多级交换机网络可以经配置以根据选自多个可用映射图的任何映射图从数字信道器220将频率切片路由至数字组合器222。就此而言，应答机片202可以进一步包括映射图选择器234和配置存储器236，映射图选择器234经配置以传送指示多个映射图中选择的映射图的映射图选择数据，以及配置存储器236经配置以存储多个可用映射图。数字信道器可以经配置以接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的多个频率切片中。配置存储器可以经配置以从映射图选择器接收映射图选择数据，并响应于此，传送包含选择的映射图的映射图数据以由多级交换机网络接收。并且多级交换机网络可以经配置以解释插入频率切片中的映射图选择数据并根据选择的映射图通过多级交换机网络路由所述频率切片。

图3和图4示出本公开的一些示例实施中的布置，其可以对应于图2中所示的应答机的各种组件。这些示例将在被称为映射图A和映射图B的两个可用映射图的背景下描述，尽管应当理解本公开的示例实施例可以包含多于两个映射图。

图3示出一些示例中的布置300，其可以对应于图2中所示的映射图选择器234和配置存储器236。如所示，该布置可以包括映射图选择器302(例如，映射图选择器234)，其被配置为传送指示多个映射图的选择的映射图的映射图选择数据。映射图选择器可以被耦合至配置存储器304(例如，配置存储器236)，其被配置为存储多个可用映射图-例如所示的映射图A 306a和映射图B306b。

在一些示例中，布置300可以使用若干设计策略设计以提高布置的鲁棒性从而在部署在严酷空间环境中的通信卫星上使用。如所示，映射图选择器302可以是容错的，且在一些示例中包括多个冗余逻辑件，诸如耦合至表决逻辑件310的T触发器308。配置存储器可以为容错配置存储器，其包括用于在其中存储的映射图的一个或更多个保护机构312，诸如错误检测和校正(EDAC)保护存储器、内建自测(BIST)逻辑等。

T触发器308可以经配置以接收指示期望的映射图的输入信号(例如，映射图选通(map strobe)并输出相应的映射图选择数据。表决逻辑件310可以被配置为接收相应的映射图选择数据并输出与大部分相应的映射图选择数据一致的映射图选择数据。如上所示，在一些示例中，映射图选择数据可以包括单个位、两个位等，单个位指示两个映射图中的一个(例如，位0＝映射图A；位1＝映射图B)，两个位指示多达四个映射图中的一个(例如，位00＝映射图A；位01＝映射图B；位10＝映射图C；位11＝映射图D)。如上所示且在下面更完整地描述的，表决逻辑件可以输出映射图选择数据至数字信道器。表决逻辑件还可以输出映射图选择数据至配置存储器304和耦合至配置存储器的输出的多路复用器314。作为响应，配置存储器可以输出映射图A 306a和映射图B 306b至多路复用器，其可以选择并输出包含由映射图选择数据指示的映射图中被选择的一个的映射图数据。如上所示且在下面更完整地描述的，该映射图数据可以被传送至数字交换机的多级交换机网络。

图4示出布置400，其包括背板402和应答机片的数字信道器404、数字组合器406和数字交换机408中的每个的一个或更多个，其在一些示例中可以对应于图2中所示的背板204、数字信道器220、数字组合器222和数字交换机224中的相应一些。如所示，数字交换机可以包括多级交换机网络(诸如Clos交换机网络)，具有入口级交换机410(例如，入口级交换机228)、中间级交换机412(例如，中间级交换机230)和出口级交换机414(例如，出口级交换机232)。而且，在应答机片中以及经由背板跨应答机片，用户数据的频率切片可以由入口级交换机从数字信道器路由至中间级交换机，从中间级交换机路由至出口级交换机，并从出口级交换机路由至数字组合器。

例如，如图4中所示，数字信道器404可以包括频率分片逻辑件418、成帧器420和映射图选择422。频率逻辑件可以被配置为生成用户数据的多个频率切片。成帧器在图4中被指示为发送(Tx)成帧器，其可以被配置为用具体帧结构对用户数据的多个频率切片进行组帧以产生用户数据的帧(在一些示例中包括多个帧)。映射图选择逻辑件可以经配置以诸如从映射图选择器(例如，映射图选择器234)接收映射图选择数据，并发送映射图选择数据至成帧器以插入其中(即，帧中)带内具有用户数据的帧。

在一些示例中，数字信道器404还可以包括如图4中被指示为Tx串行器/解串器(SERDES)424的串行器。串行器可以经配置以串行化用户数据的帧，或以其他方式将其从并行形式转换成串行形式以传输到多级交换机网络408。如本文所使用的，术语SERDES可以意指解串器包括串行器和解串器两者的功能，且在一些示例中，具有两者功能的组件可以作为解串器使用。

在多级交换机网络408中，其入口级交换机410、中间级交换机412和出口级交换机414中的每个可以包括解串器426、解帧器428、纵横式交换机430、映射图选择逻辑件432、成帧器434和串行器436。在入口级交换机处，在图4中被指示为接收(Rx)SERDES的解串器可以经配置以解串行来自数字信道器404的用户数据的帧，或以其他方式将其从其串行形式转换至并行形式。解帧器(图4中被指示为Rx成帧器)可以经配置从用户数据的帧中提取映射图选择数据，并对该帧进行解帧以产生用户数据的第二多个频率切片。

还在入口级交换机处，纵横式交换机430可以经配置以从解帧器428接收第二多个频率切片，并通过纵横式交换机430路由第二多个频率切片，诸如从任何多个输入端口至任何多个输出端口。映射图选择逻辑件432可以经配置以从解帧器接收映射图选择数据，并使得纵横式交换机根据映射图选择数据指示的选择的映射图从其输入将第二多个频率切片路由至其输出。成帧器434可以经配置以用具体帧结构对通过纵横式交换机被路由的第二多个频率切片进行组帧以产生用户数据的第二帧。此外，成帧器可以经配置以(从映射图选择逻辑件)接收映射图选择数据，并将其插入带内具有用户数据的第二帧。并且随后，串行器436可以再次串行化用户数据的第二帧或以其他方式将其从并行形式转换至串行形式以传输到多级交换机网络408中的下一级中的交换机，即中间级交换机412。中间级交换机可以包括以类似上述结合入口级交换机410描述的方式作用的组件，并且其可以将用户数据的帧路由至交换机的最后级，即出口级交换机414，用户数据的帧可以从出口级交换机传输至数字组合器406。在一些示例中，每个出口级交换机的成帧器可以不将映射图选择数据插入返回帧中，因为数字组合器可能不需要映射图选择数据。

还如图4中所示，入口级交换机410、中间级交换机412和出口级交换机414中的每个可以包括第一缓冲存储器438a和第二缓冲存储器438b，在一些示例中，其可以为容错缓冲存储器。这些缓冲存储器可以运行以实现可用映射图中的映射图的多重缓冲以帮助多级交换机网络408根据不同映射图路由用户数据的不同帧。就此而言，第一缓冲存储器可以被配置为存储选择的映射图。第二缓冲存储器可以被配置为存储多个可用映射图的另一个选择的映射图。在此，当多个频率切片根据存储在第一缓冲存储器中的选择的映射图通过多级交换机网络被路由时，其他选择的映射图可以被存储在第二缓冲存储器中。随后，多级交换机网络可以经配置以根据存储在第二缓冲存储器中的其他选择的映射图路由其他用户数据的后续多个频率切片，数字信道器将指示其他选择的映射图的映射图选择数据插入带内具有其他用户数据的后续多个频率切片中。

从多级交换机网络408的输出，数字组合器406可以包括解串器440、解帧器442和频率组合逻辑件444。数字组合器可以接收帧中的串行形式的用户数据。解串器可以经配置以从数字多级交换机网络解串行用户数据的帧，且解帧器可以经配置对该帧进行解帧以再次产生用户数据的频率切片。频率组合逻辑件可以经配置以聚集频率切片形成用户数据的输出子带。并且这些输出子带可以诸如根据以上图2所述的方式被传输至诸如DAC(例如，214)和ABE(例如，ABE 216)。

图5根据本公开的示例实施例的方面在方法500中示出包括各种操作的流程图。如在框502和504所示，该方法可以包括接收包含用户数据的模拟输入，并将模拟输入转换成包含用户数据的数字信号。如在框506和508所示，该方法可以包括处理数字信号以生成用户数据的多个频率切片，并聚集多个频率切片以形成用户数据的输出子带。如框510和512中所示，在处理数字信号之前以及在处理数字信号和聚集多个频率切片之间，该方法可以包括传送指示多个可用映射图中的选择的映射图的映射图选择数据，并根据选择的映射图通过包含多级交换机网络的数字交换机路由多个频率切片。就此而言，处理数字信号可以包括接收映射图选择数据并将其插入其中带内具有用户数据的多个频率切片中，如子框506a和506b中所示。并且路由多个频率切片可以包括解释插入多个频率切片中的映射图选择数据并根据选择的映射图通过多级交换机网络路由多个频率切片，如框512a和512b中所示。

本文中提出的本公开的许多修改和其他实施例将使本领域的技术人员想到本公开附属于在前的说明和相关附图中所呈现的有益教导。因此，将认识到本公开不被限制到所揭露的特定实施例，并且其修改和其他实施例意在被包含在所附权利要求的范围内。此外，尽管在前的说明和相关附图在元件和/或功能的一些示例组合的上下文中描述了示例实施例，应当认识到元件和/或功能的不同组合可以由替代性的实施例提供而不脱离所附权利要求的范围。就此而言，例如，与以上明确描述的那些不同的元件和/或功能组合也被考虑为可以在一些所附权利要求中提出。尽管本文中使用特定术语，但它们仅以通用的和描述性的意义使用且不用于限制的目的。

Claims (15)

1.一种装置，其包括：

模拟前端，其经配置以接收包含用户数据的模拟输入；

模数转换器，其经配置以将所述模拟输入转换为包含所述用户数据的数字信号；

数字信道器，其经配置以处理所述数字信号以生成用户数据的多个频率切片；

数字组合器，其经配置以聚集所述多个频率切片从而形成用户数据的输出子带；

包含多级交换机网络的数字交换机，其经配置以根据多个可用映射图的选择的映射图从所述数字信道器路由所述多个频率切片至所述数字组合器；和

映射图选择器，其经配置以传送指示所述选择的映射图的映射图选择数据，所述数字信道器经配置以接收所述映射图选择数据并将其插入带内具有所述用户数据的所述多个频率切片中，所述多级交换机网络经配置以解释被插入到所述多个频率切片中的所述映射图选择数据并根据所述选择的映射图通过所述多级交换机网络路由所述多个频率切片。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述映射图选择器包括：

多个冗余逻辑件，其经配置以接收输入信号并输出相应的映射图选择数据；和

表决逻辑件，其经配置以接收所述相应的映射图选择数据并输出与大部分的所述相应的映射图选择数据一致的所述映射图选择数据。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其进一步包括：

配置存储器，其经配置以存储所述多个可用映射图，所述配置存储器经配置以从所述映射图选择器接收所述映射图选择数据，并响应于此，传送包含所述选择的映射图的映射图数据以由所述多级交换机网络接收。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述数字信道器包括：

频率分片逻辑件，其经配置以生成用户数据的所述多个频率切片；和

成帧器，其经配置以利用具体帧结构对用户数据的所述多个频率切片进行组帧以生成用户数据的帧，所述成帧器经配置以接收所述映射图选择数据并将所述映射图选择数据插入其中带内具有所述用户数据的所述帧中。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，所述交换机组中的每个交换机包括：

解帧器，其经配置以从所述用户数据的帧中提取所述映射图选择数据并解帧所述帧以产生用户数据的第二多个频率切片；

纵横式交换机，其经配置以从所述解帧器接收所述第二多个频率切片并通过其路由所述第二多个频率切片；

映射图选择逻辑件，其经配置以从所述解帧器接收所述映射图选择数据并使得所述纵横式交换机根据所述映射图选择数据指示的所述选择的映射图路由所述第二多个频率切片；和

经配置以利用具体帧结构对通过所述纵横式交换机路由的所述第二多个频率切片组帧以产生用户数据的第二帧的成帧器，所述成帧器经配置以接收所述映射图选择数据并将所述映射图选择数据插入其中带内具有所述用户数据的所述第二帧中。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，所述交换机组的每个交换机包括：

第一缓冲存储器，其经配置以存储所述选择的映射图；和

第二缓冲存储器，其经配置以存储所述多个可用映射图的另一个选择的映射图，当所述多个频率切片根据存储在所述第一缓冲存储器中的所述选择的映射图通过所述多级交换机网络路由时，其他选择的映射图存储在所述第二缓冲存储器中，

其中所述多级交换机网络经配置以根据存储在所述第二缓冲存储器中的所述其他选择的映射图路由其他用户数据的后续多个频率切片，所述数字信道器将指示所述其他选择的映射图的映射图选择数据插入带内具有所述其他用户数据的所述后续多个频率切片中。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其包括：

数模转换器，其经配置以将所述输出子带转换为包含所述用户数据的模拟输出；和

模拟后端，其经配置以发送所述模拟输出，

其中所述模拟前端经配置以接收包含第一多个带宽和第一多个接口频率的所述模拟输入，并且

其中所述模拟后端经配置以发送包含第二多个带宽和第二多个接口频率的所述模拟输出。

8.一种方法，其包括：

接收包含用户数据的模拟输入；

将所述模拟输入转换为包含所述用户数据的数字信号；

处理所述数据信号以生成用户数据的多个频率切片；

聚集所述多个频率切片以形成用户数据的输出子带；

在处理所述数字信号和聚集所述多个频率切片之间，通过包含多级交换机网络的数字交换机路由所述多个频率切片，根据多个可用映射图的选择的映射图，通过所述多级交换机网络路由所述多个频率切片；以及

传送指示所述选择的映射图的映射图选择数据，

其中处理所述数字信号包括接收所述映射图选择数据并将所述映射图选择数据插入其中带内具有所述用户数据的所述多个频率切片中，并且路由所述多个频率切片包括解释插入到所述多个频率切片中的所述映射图选择数据以及根据所述选择的映射图通过所述多级交换机网络路由所述多个频率切片。

9.根据权利要求8所述的方法，其中传送映射图选择数据包括：

在多个冗余逻辑件处接收输入信号并从其输出相应的映射图选择数据；以及

在表决逻辑件处接收所述相应的映射图选择数据并从其输出与大部分所述相应的映射图选择数据一致的所述映射图选择数据。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在配置存储器中存储所述多个可用映射图；以及

在配置存储器处接收所述映射图选择数据，并响应于此传送包含所述选择的映射图的映射图数据以由所述多级交换机网络接收。

11.根据权利要求8所述的方法，其中处理所述数字信号包括：

生成所述用户数据的多个频率切片；以及

利用具体帧结构对所述用户数据的多个频率切片进行组帧以产生用户数据的帧，包括接收所述映射图选择数据并将所述映射图选择数据插入其中带内具有所述用户数据的所述帧中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，且对于所述交换机组中的每个交换机，路由所述多个频率切片包括：

从所述用户数据的帧中提取所述映射图选择数据并解帧所述帧以产生用户数据的第二多个频率切片；

通过纵横式交换机路由所述第二多个频率切片；

使得所述纵横式交换机根据所述映射图选择数据指示的所述选择的映射图路由所述第二多个频率切片；以及

用具体帧结构对通过所述纵横式交换机路由的所述第二多个频率切片进行组帧以产生用户数据的第二帧，包括接收所述映射图选择数据并将所述映射图选择数据插入其中带内具有所述用户数据的所述第二帧中。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的方法，其中所述多级交换机网络包括以多个级布置的交换机组，且对于所述交换机组的每个交换机，路由所述多个频率切片包括：

在第一缓冲存储器中存储所述选择的映射图；以及

在第二缓冲存储器中存储所述多个可用映射图的另一个选择的映射图，当所述多个频率切片根据存储在所述第一缓冲存储器中的所述选择的映射图通过所述多级交换机网络被路由时，其他选择的映射图被存储在所述第二缓冲存储器中，

其中所述方法进一步包括根据存储在所述第二缓冲存储器中的所述其他选择的映射图通过所述多级交换机网络路由其他用户数据的后续多个频率切片，指示所述其他选择的映射图的所述映射图选择数据被插入其中带内具有所述其他用户数据的所述后续多个频率切片中。

14.根据权利要求8-13中任一项所述的方法，其由被配置为通信卫星的有效负载的装置执行。

15.根据权利要求8-14中任一项所述的方法，其进一步包括：

将所述输出子带转换为包含所述用户数据的模拟输出；以及

发送所述模拟输出，

其中接收所述模拟输入包括接收包含第一多个带宽和第一多个接口频率的模拟输入，并且

其中发送所述模拟输出包括发送包含第二多个带宽和第二多个接口频率的模拟输出。