CN107017898A - 一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，包含串并转换模块、离散傅里叶变换模块、子载波映射模块、子载波信号加权模块、反向快速傅里叶变换模块和数字‑模拟转换模块；其在固定射频信号载波频率和数字基带的采样和成型频率的前途下，可以根据客户和系统运营的实际需求，临时配置卫星通信设备的信道带宽，动态生成信道波形。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信领域，尤其涉及一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置。
背景技术
在现有的卫星通信技术中，发射机的波形多以扩频通信和单载波通信为常见，其原因是扩频通信和单载波通信可以在相同发射机功率的条件下传播得更远，从而降低卫星信号接收机的灵敏度指标，扩大卫星信号的服务区域，提升卫星的通信服务水平。然而，单载波通信的特点是，其带宽的改变必须通过对信号的成型和采样频率的改变而改变，或者顺带改变了射频的载波频率，每次上机运营，只要是不同的通信运营带宽出现了，就要进行相应的调整和矫正。这样的调整和矫正往往需要设计和工程人员的参与，费时费力，维护成本高居不下，实在是不利于卫星通信的广泛采用和低成本普及。
显然，在特定的通信带宽下，必须寻求合适的解决方案。总的来讲，存在两个技术途径：一个是通过标准化把带宽配置固定，从而限制卫星通信设备的带宽配置组合；第二就是重新规划一种可以满足不同带宽动态配置需求的卫星信号发射机装置。本发明所说明的装置就是在第二种技术基础上发展出来的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，其在固定射频信号载波频率和数字基带的采样和成型频率的前途下，可以根据客户和系统运营的实际需求，临时配置卫星通信设备的信道带宽，动态生成信道波形。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，包含串并转换模块、离散傅里叶变换模块、子载波映射模块、子载波信号加权模块、反向快速傅里叶变换模块和数字-模拟转换模块；
串并转换模块，用于将输入的信源数据依次串行存入其缓存区域，进而读出长度为N的数据块；
离散傅里叶变换模块，用于根据串并转换模块生成的数据块将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量；
子载波映射模块，用于按照指定格式将离散傅里叶变换模块的不同子载波信号对应匹配到相应的IFFT模块的子载波上；
子载波信号加权模块，用于对相应的子载波信号进行增益调整；
反向快速傅里叶变换模块，用于将频率域的序列信号变换为时间域的信号量；
数字-模拟转换模块，用于将产生的基带成型的数字信号转换成连续的模拟基带信号。
作为本发明一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置的进一步优选方案，所述离
散傅里叶变换模块用于将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程
为：其中，
作为本发明一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置的进一步优选方案，所述反向快速傅里叶变换模块用于将频率域的序列信号变换为时间域的信号量，具体过程为：其中，I为子载波序号。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)卫星信号的采样频率无需根据信道带宽的变化而变化，这使得数字实现和模拟与射频单元的性能都比较稳健，系统性能得到最好的保证；
(2)卫星信号的发射机和接收机可以分别基于其统一的晶振单元启动射频、模拟来自数字域的工作，显然降低了发射机和接收机实现的成本，简化了电路实现复杂度，提高了系统稳健程度；
(3)便于实现动态带宽调整，在线融合传统窄带和未来宽带的多种需求，在中心站的统一调度之下协调工作；
(4)相应的方案便于软件无线电等现代手段的实现，成本低，功耗小，灵活性强，在必要时非常适合批量化生产，并保持其核心竞争力；当前卫星通信行业快速发展，因此，本套装置有利于为未来的标准方案提供基础。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明所要解决的问题是，在固定射频信号载波频率和数字基带的采样和成型频率的前途下，可以根据客户和系统运营的实际需求，临时配置卫星通信设备的信道带宽，动态生成信道波形。
如图1所示，一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，包含串并转换模块、离散傅里叶变换模块、子载波映射模块、子载波信号加权模块、反向快速傅里叶变换模块和数字-模拟转换模块；
其中，串并转换模块，用于将输入的信源数据依次串行存入其缓存区域，进而读出长度为N的数据块，其中N为正整数；
离散傅里叶变换模块，用于将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量；
子载波映射模块，用于按照指定格式将离散傅里叶变换模块的不同子载波信号对应匹配到相应的IFFT模块的子载波上；
子载波信号加权模块，用于对相应的子载波信号进行增益调整；
反向快速傅里叶变换模块，用于将频率域的序列信号变换为时间域的信号量；
数字-模拟转换模块，用于将产生的基带成型的数字信号转换成连续的模拟基带信号。
通过这些模块的叠加与复用，可以在不改变数字采样和射频载波频率的前提下准确地满足不同信道带宽条件下的卫星信号的发射生成。
简单而言，发射机对信道波形带宽的控制是通过对DFT变换大小的选择实现的。一旦固定数字到模拟信号的综合速率，也就是DAC的信号成型速率，那么，伴随着DFT变换的大小长度，信道波形的带宽也会出现对应的变化。例如：如果DFT大小是N，那么，N/2对应的信道带宽仅仅是N对应的带宽的一半。根据这个原理，设计人员可以预先选择合适的DAC成型速率，尔后按照不同大小的N数值进行带宽矫正和调整，形成预先完整的表格或者数学对应关系。这样做的好处是，一旦系统运行提出需求，可以灵活地根据客户的需求配置参数甚至于表格的索引，从而获得相应的信道波形带宽配置。
从原理上说，发明方案主要是一个通过频率域完成的波形内插操作，也就是所谓的FFT内插。为了实现完整信号变换过程，信号发送信息需要经过下列几个模块来完成：所涉及模块的具体工作原理如下：
串并转换模块(S/P)：
该模块的输入是已经经过编码的信源数据，依次串行存入其中的缓存区域，每N前后相邻的数据组成一个数据块；该模块的输出按照时间录入的先后依次从缓存中读出长度为N的数据块。
离散傅里叶变换模块(DFT)：
该模块的输入来自于前一个串并转换模块(S/P)的输出，输入次序按照时间录入的先后来做。在本模块中，将完成所谓的DFT正交变换，将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程为：其中，
该模块的输出则是上述DFT模块的变换结果，每N数据一组，按照时间先后顺序，并且与输入的数据块有相互对应关系。
子载波映射模块(SM)：
该模块的输入来自于前面的DFT模块，按照时间顺序每次获取N大小的数据块。但是，这N数据如何映射到后面关联的反向快速傅里叶变换模块(IFFT)上去(这里，IFFT的大小L＞N)，却是需要用户事先指定和配置好的。
该模块的输出就是按照用户指定格式，将DFT的不同子载波信号对应匹配到相应的IFFT模块的子载波上去的。例如，如果输入和输出的序号分别为n和I，那么，I＝SM(n),N＝0,1...N-1,I＝0,1...L-1，显然，这里SM的配置是由用户预设的。
子载波信号加权模块(SW)：
该模块的输入来自于前面的子载波映射模块SM，一旦信号之间的映射关系已经确认，那么，本模块定义的子载波信号加权操作就会开始实施。
简单地讲，本模块的目的就是对相应的子载波信号进行增益调整，假设SM(I)＝gI，这里，gI是与子载波序号I关联的幅度增益，由用户预先定义和规定，而I＝0,1...L-1。
显然，该模块的输出是相应经过增益调整之后的子载波信号。
反向快速傅里叶变换模块(IFFT)：
该模块的输入来自于经过增益调整的子载波信号。严格地讲，这些信号都是频域信号，它们都一一对应其相应的子载波频率，因此，本模块的目标是将这些频域信号再次变换到时域去，便于在信道中传输。
在本模块中，将完成所谓的IFFT正交变换，将频率域的序列信号变换为时间域的信号量，具体过程可以表达为：其中，I为子载波序号。
该模块的输出则是上述IFFT模块的变换结果，每L数据一组，按照时间先后顺序，并且与输入的数据块有相互对应关系。
数字-模拟转换模块(DAC)：
本模块是典型的数模转换功能模块，负责将之前产生的基带成型的数字信号转换成连续的模拟基带信号。因此，输入和输出是对应的时间域信号，前面来自于IFFT模块，后面输出到相应的射频芯片接口。
Claims (3)
1.一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，其特征在于：包含串并转换模块、离散傅里叶变换模块、子载波映射模块、子载波信号加权模块、反向快速傅里叶变换模块和数字-模拟转换模块；
其中，串并转换模块，用于将输入的信源数据依次串行存入其缓存区域，进而读出长度为N的数据块；
离散傅里叶变换模块，用于根据串并转换模块生成的数据块将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量；
子载波映射模块，用于按照指定格式将离散傅里叶变换模块的不同子载波信号对应匹配到相应的IFFT模块的子载波上；
子载波信号加权模块，用于对相应的子载波信号进行增益调整；
反向快速傅里叶变换模块，用于将频率域的序列信号变换为时间域的信号量；
数字-模拟转换模块，用于将产生的基带成型的数字信号转换成连续的模拟基带信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，其特征在于：所述离散傅里叶变换模块用于将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程为：
其中，
3.根据权利要求1所述的一种基于不同带宽配置的卫星信号发射装置，其特征在于：所述反向快速傅里叶变换模块用于将频率域的序列信号变换为时间域的信号量，具体过程为：其中，为子载波序号。
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