CN107872273B - 多载波多速率动态解调的星上处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法及星上处理系统。首先在MF‑TDMA体制基础上，根据用户需求动态改变载波个数及载波速率，更加灵活的分配时间和频率资源；针对跳波束的通信特点，给出了适用于跳波束接入的传输帧格式，不同时隙采用不同的载波配置模式，提高了跳波束业务接入的综合效率。然后，结合跳波束的动态载波配置模式以及传输帧结构，给出了一种适合星上实现的动态分路方法，具体处理由多级分路处理基本单元、多通道选择及数据格式化模块以及多通道数字变频滤波模块组成；该分路方法能够很好的适应不同时隙下的载波配置模式的变化，实现流程简单，资源消耗少，适用于星载应用。

Description

多载波多速率动态解调的星上处理方法及系统

技术领域

本发明给出了一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法及星上处理系统，用于跳波束环境下的高效业务接入，属于卫星通信技术领域。

背景技术

随着卫星通信技术的发展，国外相继发射大容量、高速率的通信卫星，以满足不断增长的卫星宽带通信与广播业务需求。大容量宽带通信卫星系统的特点是广覆盖和大容量，采用多点波束和频率复用等技术，具有较高的系统容量和频谱利用率，目前的多点波束卫星通信系统在载荷设计时各波束的频率复用、射频功率都为固定分配方式。但是，由于波束各覆盖区内的业务需求并不相同，这种固定的载荷设计缺乏足够的灵活性来优化分配卫星资源，造成卫星性能受限及容量受限，因此各国都在致力于寻求更为灵活的卫星资源分配方式，以期获得更好、更灵活的系统可用容量。

在星上采用再生解调以及IP路由转发技术，结合星间链路传输，可以有效实现全球覆盖的宽带通信网络，提升多类型终端及业务的互连互通能力，同时减小对大规模地面布站的依赖。因此，基于星上处理的IP组网模式成为了天基宽带网络建设的技术方向之一。

由于宽带业务在时间以及区域上的不一致性，常采用相控阵天线实现波束的灵活变化，同时结合跳波束通信技术，实现整个卫星载荷的优化设计以及业务的灵活调配，例如美国的Spaceway3卫星星上采用处理转发技术，下行采用跳波束体制。

国外相关文献重点研究面向透明转发的跳波束通信系统的前向广播业务中，主要研究其对系统容量的提升上，针对基于星上处理的跳波束通信的上行高效接入并没有详细研究。

发明内容

本发明的技术解决问题是：面向星上处理的跳波束卫星通信应用，给出了一种动态载波配置方法及星上处理系统，动态载波配置方法能够根据每个波束跳变覆盖区域的终端及业务特性动态改变载波个数及载波速率，更加灵活的分配时间和频率资源，提高了业务接入的灵活性以及系统的性能及容量；星上处理系统所使用的多载波多速率处理方法能够很好的适应不同时隙下的载波配置模式的变化，实现流程简单，资源消耗少，适用于星载应用。

本发明的技术解决方案是：一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，包括：解调动态控制模块、多载波多速率动态数字分路模块和多载波多速率解调模块；

解调动态控制模块，从星载跳波束控制器获取实时的波束跳变时间基准信号以及载波动态配置信息，并根据载波动态配置信息在波束跳变时间基准信号给出的基准时刻，产生对应的载波配置控制信号，控制载波多速率动态数字分路模块以及多载波多速率解调模块的实时工作模式；

多载波多速率数字分路模块，对星上相控阵天线输出的模拟信号进行模数变换，在载波配置控制信号的控制下，完成不同混合模式的载波动态分路，将分离出的多路载波信号送给多载波多速率解调模块；

多载波多速率解调模块，对多载波多速率数字分路模块输出的多路载波信号进行缓存，在载波配置控制信号的控制下，对多路载波信号进行分时解调处理，将解调出来的数据送给星上交换路。

多载波多速率动态数字分路模块包括AD采样模块、正交变频模块、第 1级采样率变换模块、第2级树形分路处理模块、第3级树形分路处理模块、第4级树形分路处理模块、第5级树形分路处理模块、第N级树形分路处理模块、多通道选择及数据格式化模块、多通道数字变频滤波模块；

AD采样模块，实现对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换后送给正交变频模块；

正交变频模块，对中频信号进行频率搬移处理，变换为I、Q两路基带信号后送给第1级采样率变换模块；

第1级采样率变换模块，对I、Q两路数据进行速率变换处理，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率，分别送给第2级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；

利用第2级树形分路模块至第N级树形分路模块依次对上一级输出的信号进行分路，分别送给下一集级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；

多通道选择及数据格式化模块，根据载波配置控制信号即MCMR控制指令给出的当前的载波配置模式，从第1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块产生的分路信号中选取对应载波的信号，同时对第1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块送来的分路信号重新进行格式化编排，变成串行信号送给多通道数字变频滤波模块；

多通道数字变频滤波模块，对多通道选择及数据格式化模块的串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

每一级树形分路处理模块，包括：半带滤波分时处理控制模块、半带滤波器系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块；

数据存储RAM共有6个，每个RAM存储相同的数据，对于第M级的数字分路，由于输入信号有2^M-1个，因此每个RAM在实际存储时逻辑上分为 2^M-1个，不同输入的数据存储在不同的逻辑区域上；

半带滤波分时处理控制模块，分时从6个RAM中的不同逻辑区域读取数据，并控制半带滤波器系数组输出对应的滤波器系数进行复乘后再进行乘累加，产生有效的滤波输出数据。

多通道选择及数据格式化模块，包括：多通道选择控制模块和6个RAM； 6个RAM分别存储不同级的分路结果，对于不同级的RAM，RAM内部划分成2^M-1个逻辑存储区，用于存储不同级分路输出的2^M-1路数据。

多通道选择控制模块根据外部的多载波多速率的配置指令，按照设定的输出时序，分时从6个RAM的不同存储区读取相应的数据。

多通道数字变频滤波模块，包括：变频处理模块、匹配滤波分时处理控制模块、匹配滤波系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块；

数据存储RAM组共12个，每个RAM组又分为32个逻辑存储区，输入数据按照不同的载波编号Flag_num按输入顺序同时存储在12个RAM对应的逻辑存储区中；变频处理模块在对数据进行存储之前，根据输入的 Freq_conv信号对输入数据进行变频处理；

匹配滤波分时处理控制模块，根据外部的多载波多速率的配置指令，分时从12个RAM的不同存储区读取相应的数据以及匹配滤波系数，由复数乘法器组进行复乘后送至数据累加处理模块进行累加，产生最终输出信号时序，送给外部。

利用第2级树形分路模块至第N级树形分路模块依次对上一级输出的信号进行分路采用半带滤波器，包括四种半带滤波器，中心频率分别对应 +fs/4、-fs/4、+3fs/4、-3fs/4，fs为当前的采样速率。

一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法，步骤如下：

(1)对跳波束卫星通信的动态载波设置基本配置模式，基本载波配置模式按2的幂次方对动态载波整个带宽B进行分配，分别形成M组带宽相等的2^M-1个基本载波；根据用户需求从M个基本载波里进行选取，形成多个不同速率带宽的载波混合组合得到混合载波配置模式；

(2)对跳波束接入的传输帧格式，采用步骤(1)不同的载波配置模式，包括：基本配置模式和混合载波配置模式。

一种多载波多速率动态解调的星上处理方法，步骤如下：

(1)从星载跳波束控制器获取实时的波束跳变时间基准信号以及载波动态配置信息，并根据载波动态配置信息在波束跳变时间基准信号给出的基准时刻，产生对应的载波配置控制信号；

(2)对星上相控阵天线输出的模拟信号进行模数变换，在载波配置控制信号的控制下，完成不同混合模式的载波动态分路，分离出的多路载波信号；

(3)对多路载波信号进行缓存，在载波配置控制信号的控制下，对多路载波信号进行分时解调处理，将解调出来的数据送给星上交换路。

一种多载波多速率动态解调的星上处理方法，步骤如下：

(1)对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换；

(2)对中频信号进行频率搬移处理，变换为I、Q两路基带信号；

(3)对I、Q两路数据进行速率变换处理，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率；

(4)依次对上一级输出的信号进行分路，得到分路信号储存并送给下一集；

(5)根据载波配置控制信号即MCMR控制指令给出的当前的载波配置模式，从分路信号中选取对应载波的信号，同时对分路信号重新进行格式化编排，变成串行信号；

(6)对串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法，步骤如下：

(1)对跳波束卫星通信的动态载波设置基本配置模式，基本载波配置模式按2的幂次方对动态载波整个带宽B进行分配，分别形成M组带宽相等的2^M-1个基本载波；根据用户需求从M个基本载波里进行选取，形成多个不同速率带宽的载波混合组合得到混合载波配置模式；

(2)对跳波束接入的传输帧格式，采用步骤(1)不同的载波配置模式，包括：基本配置模式和混合载波配置模式；

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明所给出的面向跳波束卫星通信的动态载波配置模式能够根据每个波束跳变覆盖区域的终端及业务特性动态改变载波个数及载波速率，更加灵活的分配时间和频率资源，提高整个业务接入的灵活性；

(2)、本发明所给出的传输帧格式能够有效支持卫星跳波束通信应用，与传统固定覆盖范围的点波束通信不同，跳波束可以根据卫星不同区域的不同业务需求量，合理分配波束资源，当某一区域业务量大时，可以分配多个时隙的波束资源，当业务量小时，可以相应减少该区域的波束时隙，由此来提高整个系统的资源使用效率。

(3)、本发明针对跳波束卫星通信的动态载波配置模式及传输帧格式给出了星载多载波多速率动态解调方法，与传统星载多载波解调方法相比，该方法能够有效支持不同时间不同载波配置模式的接入信号的动态解调。

(4)、本发明针对星载多载波多速率动态解调给出了具体的动态数字分路实现方法，该方法能够很好的适应不同时隙下的载波配置模式的变化，实现流程简单，资源消耗少，有效降低了星载实现的复杂度。

附图说明

图1典型处理转发器跳波束载荷简化框图；

图2 MCMR-TDMA基本载波配置模式；

图3 MCMR-TDMA混合载波配置模式示例；

图4面向跳波束应用的传输帧示意图；

图5多载波多速率动态解调器模块组成框图；

图6多载波多速率动态数字分路处理流程图；

图7树形分路处理模块实现流程图；

图8分路处理模块基本单元输出时序；

图9多通道选择及数据格式化模块的实现结构图；

图10多通道选择及数据格式化模块输出时序图；

图11多通道数字变频及滤波模块实现结构图；

图12多通道数字变频及滤波模块输出时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法及星上处理系统。首先，给出了一种适合跳波束通信接入的MCMR-TDMA载波配置模式，该方式是在MF-TDMA体制基础上，根据用户需求动态改变载波个数及载波速率，更加灵活的分配时间和频率资源，进一步提高了频率资源的利用率；针对跳波束的通信特点，给出了适用于跳波束接入的传输帧格式，该帧格式和传统帧格式设计中每个时隙采用固定载波配置模式不同的是，不同时隙采用不同的载波配置模式，提高了跳波束业务接入的综合效率。然后，结合跳波束的动态载波配置模式以及传输帧结构，给出了一种适合星上实现的动态分路方法，具体处理由多级分路处理基本单元、多通道选择及数据格式化模块以及多通道数字变频滤波模块组成；该分路方法能够很好的适应不同时隙下的载波配置模式的变化，实现流程简单，资源消耗少，适用于星载应用。

图1给出了典型星上处理转发器跳波束载荷原理框图，主要包括接收相控阵天线、多载波多速率动态解调器、交换路由处理器、调制处理器、发射相控阵天线以及星载跳波束控制器。接收相控阵天线根据系统配置形成W 个(W的具体数值根据系统需求而定)实时接收波束，不同时间每个波束的具体指向可以根据业务需求控制；每个多载波多速率动态解调器，如图5所示，采样接收相控阵天线产生的实时输入信号，根据具体的载波配置对每个波束上行接入信号进行多载波多速率动态解调，恢复出具体的业务信息；交换路由处理器实现多个波束之间的信息交换，支持不同波束下终端之间的业务连接；调制处理器实现对下行波束业务信息的编码调制功能；发射相控阵天线根据系统配置形成W个(W的具体数值根据系统需求而定)实时发射波束，不同时间每个波束的具体指向可以根据业务需求控制；星载跳波束控制器根据系统的业务调度需求，产生实时的配置信息，控制接收相控阵天线、多载波多速率动态解调器、交换路由处理器、调制处理器以及发射相控阵天线的实时工作状态。

首先，本发明给出了一种面向跳波束卫星通信的动态载波配置方法，主要包括基本载波配置模式和混合载波配置模式，基本载波配置模式按2的幂次方对整个带宽B进行分配，分别形成M组带宽相等的2^M-1个基本载波(M 的具体取值根据系统设计而定，目前常用参数为1～6，本发明以M＝6为典型参数进行说明介绍)；混合载波配置模式根据用户需求从M个基本载波里进行选取，形成多个不同速率带宽的载波混合组合；结合跳波束的通信特点，给出了适用于跳波束接入的传输帧格式，该帧格式和传统帧格式设计中时隙采用固定载波配置模式不同的是，为了适应跳波束覆盖下业务的差异性，跳波束传输帧格式中，不同时隙采用不同的载波配置模式。

如图2、图3以及图4所示，动态载波配置方法，具体步骤如下：

(1)MCMR-TDMA(Multi-Carrier Multi-Carrier Time Division MultipleAccess多载波多速率时分多址)基本载波配置模式如图2所示，基本原理在上行有效带宽B内，可以设置为1个高速载波，占用整个通信带宽B，适合于通信能力强的大站通信；可以设置为2个较高速载波，每载波分别占用通信带宽B/2，适合于通信能力较强的大站通信；可以设置为4个中速载波，每载波分别占用通信带宽B/4，适合于通信能力一般的中等类型地面站通信；以此类推，载波个数可以进一步按2的幂次方分配，最小分配载波的个数根据地面最小终端的通信能力和星上处理能力综合决定，典型的载波个数分配至32个。

(2)在实际应用中，由于同时存在多种通信能力的站型，因此载波配置不是固定一个速率的载波，而是多种类型传输速率混合的载波配置方式，如图3示例所示。

(3)结合跳波束的应用模式，给出了一种面向跳波束应用的传输帧格式如图4所示，和一般的传输帧结构相似，其传输帧分为超帧、子帧以及时隙。时隙为跳波束通信的基本单位，也是波束跳变的基本单位，和传统帧结构设计中时隙采用固定载波配置模式不同的是，为了适应跳波束覆盖下业务的差异性，跳波束传输帧结构中，不同时隙采用不同的载波配置模式。另外为了保证所有终端能够初始入网及申请资源，将每个子帧的第一个时隙设置为信令时隙，考虑到初始入网接入的随机性，信令时隙采用最低速率的多载波基本配置模式，例如图2中的32载波基本配置模式。

其次，针对载波动态配置的实际应用，给出了一种星上多载波多速率动态解调器的处理系统，主要包括解调动态控制模块、多载波多速率动态数字分路模块以及多载波多速率解调模块。

(1)所述解调动态控制模块从星载跳波束控制器获取实时的波束跳变时间基准信号以及载波动态配置信息(载波动态配置信息是指上行的业务信号的载波动态配置信息)，并产生对应的载波配置控制信号控制载波多速率动态数字分路模块以及多载波多速率解调模块的实时工作模式(实时工作模式主要包括针对基本载波配置信号的分路解调工作模式以及针对多种混合载波配置信号的分路解调工作模式)；

(2)所述多载波多速率数字分路模块，对星上相控阵天线输出的模拟信号进行模数变换，在载波配置控制信号的控制下，完成不同模式的载波动态分路(具体的模式是指图2中的基本载波配置模式和由多个不同基本载波组合而成的如图3所示的混合模式，具体工作过程是当载波控制信号有效时，多载波多速率数字分路模块根据载波控制信号所指示的具体载波指示信息而动态改变内部分路输出结果，产生对应载波模式的输出分路信号)，将分离出的多路载波信号送给多载波多速率解调模块；

(3)所述多载波多速率解调模块，对多载波多速率数字分路模块输出的多路载波信号进行缓存，在载波配置控制信号的控制下，对多路载波信号进行分时解调处理(具体分时解调是指利用一个解调处理模块，在不同时间段依次分别对多个输入载波中的一个载波进行解调处理)，将解调出来的数据(具体数据是指地面终端发送的业务信息)送给星上交换路由处理器，星上交换路由处理器根据解调数据里包含的交换路由信息对数据进行交换路由处理，转发到对应端口输出。

针对多载波多速率动态数字分路模块，图6给出了具体的处理方法，包括AD采样模块、正交变频模块、第1级采样率变换模块、第2级树形分路处理模块、第3级树形分路处理模块、第4级树形分路处理模块、第5级树形分路处理模块、第N级树形分路处理模块、多通道选择及数据格式化模块、多通道数字变频滤波模块。

(1)AD采样模块，实现对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换后送给正交变频模块，具体采样频率根据带宽而定，一般选择最宽载波符号速率的4倍；正交变频模块，对中频信号进行频率搬移处理(具体实现是通过内部数字频率综合器产生2路正交本振信号和输入信号进行复乘操作)，变换为I、Q两路基带信号后送给第1级采样率变换模块；第 1级采样率变换模块，对I、Q两路数据进行速率变换处理(具体用缓存RAM 的方式通过数字信号速率变换的基本原理实现)，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率(所需采用速率为对应载波符号速率的4倍)，分别送给第2级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；利用第2 级树形分路模块至第N级树形分路模块依次对上一级输出的信号进行分路 (分路所用半带滤波器一共有四种，采用标准标准半带滤波器设计，中心频率分别对应+fs/4、-fs/4、+3fs/4、-3fs/4，fs为当前的采样速率)，分别送给下一集级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；多通道选择及数据格式化模块，根据载波配置控制信号即MCMR(Multi-Carrier Multi-Carrier，多载波多速率)控制指令给出的当前的载波配置模式，从第 1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块产生的分路信号中选取对应载波的信号，同时对第1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块送来的分路信号重新进行格式化编排(格式化编排主要指的是对并行输入的多路载波信号按照图10所示的时序进行串行输出，具体输出顺序根据图 3所示混合载波的配置模式依次从左至右输出)，变成串行信号送给多通道数字变频滤波模块；多通道数字变频滤波模块，对多通道选择及数据格式化模块的串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

(2)所述树形分路处理模块的通用实现结构如图7所示，整个模块分为半带滤波分时处理控制模块、半带滤波器系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块。整个数据存储RAM共有6个，每个 RAM存储相同的数据，对于第M级的数字分路，由于输入信号有2^M-1个，因此每个RAM在实际存储时逻辑上分为2^M-1个，不同输入的数据存储在不同的逻辑区域上。半带滤波分时处理控制模块分时从6个RAM中的不同逻辑区域读取数据，并控制半带滤波器系数组输出对应的滤波器系数进行复乘后再进行乘累加，产生有效的滤波输出数据，输出数据的时序如图8所示， Level_num代表具体的分路级数，编号从第1级开始依次为0～5；Flag_num 代表具体的载波号，编号依次为0～31，每级对应的范围不一样，例如第1 级只有0，第二级只有0和1，第六级为0～31；position_num编号依次为 0～3，代表半带滤波的位置，0代表-3/4Fs的位置、1代表-1/4Fs的位置、2 代表1/4Fs的位置、3代表3/4Fs的位置，en代表有效数据使能，当使能有效时代表输出数据有效。

(3)所述多通道选择及数据格式化模块的实现结构如图9所示，主要由多通道选择控制模块和6个RAM组成。6个RAM分别存储不同级的分路结果，对于不同层级的RAM，RAM内部划分成2^M-1个逻辑存储区，用于存储不同级分路输出的2^M-1路数据。多通道选择控制模块根据外部的多载波多速率的配置指令，按照图10的输出时序，分时从6个RAM的不同存储区读取相应的数据。Level_num代表具体的分路级数，编号从第1级开始依次为0～5；Flag_num代表具体的载波号，编号依次为0～31，每级对应的范围不一样，例如第1级只有0，第二级只有0和1，第六级为0～31；Freq_conv 编号依次为0～1，代表后续变频具体的变频指示，0代表上变频，1代表下变频，en代表有效数据使能，当使能有效时代表输出数据有效。

(4)所述多通道数字变频滤波模块的通用实现结构如图11所示，整个模块分为变频处理模块、匹配滤波分时处理控制模块、匹配滤波系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块。数据存储RAM组共12个，每个RAM组又分为32个逻辑存储区，输入数据按照不同的载波编号Flag_num按输入顺序同时存储在12个RAM对应的逻辑存储区中；在对数据进行存储之前，根据输入的Freq_conv信号对输入数据进行变频处理；匹配滤波分时处理控制模块根据外部的多载波多速率的配置指令，分时从12个RAM的不同存储区读取相应的数据以及匹配滤波系数进行复乘后进行累加，产生最终输出的如图12的输出信号时序，送给多载波多速率解调模块。

本发明的一种多载波多速率动态解调的星上处理方法，步骤如下：

(1)对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换；

(2)对中频信号进行频率搬移处理，变换为I、Q两路基带信号；

(3)对I、Q两路数据进行速率变换处理，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率；

(4)依次对上一级输出的信号进行分路，得到分路信号储存并送给下一集；

(5)根据载波配置控制信号即MCMR控制指令给出的当前的载波配置模式，从分路信号中选取对应载波的信号，同时对分路信号重新进行格式化编排，变成串行信号；

(6)对串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

综上所述，本发明通过在波束跳变的不同时隙，采用不同的载波配置模式，相比现有技术中采用固定载波配置模式的方法，该方法适应了不同波束覆盖区域不同终端及业务特性，提高了上行跳波束接入的效率，支持至少6 种不同类型能力终端的同时接入；另外，针对不同时隙不同载波配置的信号特点，给出了一种星载动态载波分路方法，相比现有技术只适应固定载波模式分路的特点，该分路方法能够适应跳波束通信场景下的动态载波配置，且处理流程简单，星上资源消耗少，比传统分路方法能够降低至少50％左右，非常适合星载应用。

本发明未进行详细描述部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (9)

1.一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于包括：解调动态控制模块、多载波多速率动态数字分路模块和多载波多速率解调模块；

解调动态控制模块，从星载跳波束控制器获取实时的波束跳变时间基准信号以及载波动态配置信息，并根据载波动态配置信息在波束跳变时间基准信号给出的基准时刻，产生对应的载波配置控制信号，控制多载波多速率动态数字分路模块以及多载波多速率解调模块的实时工作模式；

多载波多速率数字分路模块，对星上相控阵天线输出的模拟信号进行模数变换，在载波配置控制信号的控制下，完成不同混合模式的载波动态分路，将分离出的多路载波信号送给多载波多速率解调模块；

多载波多速率解调模块，对多载波多速率数字分路模块输出的多路载波信号进行缓存，在载波配置控制信号的控制下，对多路载波信号进行分时解调处理，将解调出来的数据送给星上交换路。

2.根据权利要求1所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：多载波多速率动态数字分路模块包括AD采样模块、正交变频模块、第1级采样率变换模块、第2级树形分路处理模块、第3级树形分路处理模块、第4级树形分路处理模块、第5级树形分路处理模块、第N级树形分路处理模块、多通道选择及数据格式化模块、多通道数字变频滤波模块；

AD采样模块，实现对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换后送给正交变频模块；

正交变频模块，对中频信号进行频率搬移处理，变换为I、Q两路基带信号后送给第1级采样率变换模块；

第1级采样率变换模块，对I、Q两路数据进行速率变换处理，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率，分别送给第2级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；

利用第2级树形分路模块至第N级树形分路模块依次对上一级输出的信号进行分路，分别送给下一集级树形分路模块以及多通道选择及数据格式化模块；

多通道选择及数据格式化模块，根据载波配置控制信号即MCMR控制指令给出的当前的载波配置模式，从第1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块产生的分路信号中选取对应载波的信号，同时对第1级树形分路处理模块至第N级树形分路处理模块送来的分路信号重新进行格式化编排，变成串行信号送给多通道数字变频滤波模块；

多通道数字变频滤波模块，对多通道选择及数据格式化模块的串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

3.根据权利要求1所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：

每一级树形分路处理模块，包括：半带滤波分时处理控制模块、半带滤波器系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块；

数据存储RAM共有6个，每个RAM存储相同的数据，对于第M级的数字分路，由于输入信号有2^M-1个，因此每个RAM在实际存储时逻辑上分为2^M-1个，不同输入的数据存储在不同的逻辑区域上；

半带滤波分时处理控制模块，分时从6个RAM中的不同逻辑区域读取数据，并控制半带滤波器系数组输出对应的滤波器系数进行复乘后再进行乘累加，产生有效的滤波输出数据。

4.根据权利要求1所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：多通道选择及数据格式化模块，包括：多通道选择控制模块和6个RAM；6个RAM分别存储不同级的分路结果，对于不同级的RAM，RAM内部划分成2^M-1个逻辑存储区，用于存储不同级分路输出的2^M-1路数据。

5.根据权利要求4所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：多通道选择控制模块根据外部的多载波多速率的配置指令，按照设定的输出时序，分时从6个RAM的不同存储区读取相应的数据。

6.根据权利要求1所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：

多通道数字变频滤波模块，包括：变频处理模块、匹配滤波分时处理控制模块、匹配滤波系数组、数据存储RAM组、复数乘法器组以及数据累加处理模块；

数据存储RAM组共12个，每个RAM组又分为32个逻辑存储区，输入数据按照不同的载波编号Flag_num按输入顺序同时存储在12个RAM对应的逻辑存储区中；变频处理模块在对数据进行存储之前，根据输入的Freq_conv信号对输入数据进行变频处理；

匹配滤波分时处理控制模块，根据外部的多载波多速率的配置指令，分时从12个RAM的不同存储区读取相应的数据以及匹配滤波系数，由复数乘法器组进行复乘后送至数据累加处理模块进行累加，产生最终输出信号时序，送给外部。

7.根据权利要求1所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理系统，其特征在于：利用第2级树形分路模块至第N级树形分路模块依次对上一级输出的信号进行分路采用半带滤波器，包括四种半带滤波器，中心频率分别对应+fs/4、-fs/4、+3fs/4、-3fs/4，fs为当前的采样速率。

8.一种多载波多速率动态解调的星上处理方法，其特征在于步骤如下：

(1)从星载跳波束控制器获取实时的波束跳变时间基准信号以及载波动态配置信息，并根据载波动态配置信息在波束跳变时间基准信号给出的基准时刻，产生对应的载波配置控制信号；

(2)对星上相控阵天线输出的模拟信号进行模数变换，在载波配置控制信号的控制下，完成不同混合模式的载波动态分路，分离出的多路载波信号；

(3)对多路载波信号进行缓存，在载波配置控制信号的控制下，对多路载波信号进行分时解调处理，将解调出来的数据送给星上交换路。

9.根据权利要求8所述的一种多载波多速率动态解调的星上处理方法，其特征在于步骤如下：

(1)对输入中频信号即星上相控阵天线输出的模拟信号模数变换；

(2)对中频信号进行频率搬移处理，变换为I、Q两路基带信号；

(3)对I、Q两路数据进行速率变换处理，变换为满足第2级树形分路处理模块所需的采样速率；

(4)依次对上一级输出的信号进行分路，得到分路信号储存并送给下一集；

(5)根据载波配置控制信号即MCMR控制指令给出的当前的载波配置模式，从分路信号中选取对应载波的信号，同时对分路信号重新进行格式化编排，变成串行信号；

(6)对串行信号进行变频及匹配滤波后输出。

Images