CN109768823A - 一种窄带多通道卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

一种窄带多通道卫星通信系统，信号经地面站传输至至少一个窄带卫星，地面站至少包括编码模块和第一调制模块，地面站被配置为：编码模块配置为对信号执行编码处理以获取编码信号；第一调制模块配置为将编码信号执行串并变换处理以生成第一支路码流和第二支路码流，其中：在第一支路码流执行延迟处理以使得第一支路码流和第二支路码流彼此之间间隔设定码元周期的情况下，第一支路码流依次执行第一级滤波处理和第一级调制处理获取第一调制信号，第二支路码流依次执行第一级滤波处理和第二级调制处理获取第二调制信号；第一调制信号和第二调制信号共同经第二级调制处理以获得第三调制信号，其中，第三调制信号经第二级滤波处理以完成调制处理。

Description

一种窄带多通道卫星通信系统

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种窄带多通道卫星通道系统。

背景技术

空间频谱资源是有限的，卫星通信的数据传输速率的提升是以牺牲信息的带宽为代价的，从而其不断对频谱资源进行巨大冲击。为了避免多个发射机发射同一频段信号而导致同频信号相互干扰，使得接收机无法调节正确信息。为了解决现有问题，常采用频谱固定分配模式，即将固定频段的使用权归于特定用户并禁止其他用户或者服务接入已被划分的频谱。固定频段分配模式十分有效地解决了无线电使用中产生的干扰。但随着无线技术的快速发展，越来越多的服务需要接入频谱，原来的频谱的静态分配管理模式使得频谱资源无法得到充分利用，从而使频谱资源越发显得短缺。因此，频谱利用率高、传输速率快且传输距离远的窄带通信技术的研究已成为必然。

OFDM(正交频分复用)为一种调制技术，利用多载波的传送方式，将一数据串通过低传输速率的子载波来传送。OFDM技术采用一种不连续的多音调制技术，将不同频率的载波中的大量信号合并成单一信号，完成信号传送。OFDM技术发展是为了提高载波的频谱利用率，其特点是各子载波相互正交，于是扩频调制后的频谱可以相互重叠，因而减小子载波之间的相互干扰。WiMAX通信系统就是基于OFDM调制技术的通信系统。使用OFDM的重要关键之一是可增加抵抗频率选择性衰落能力，同时也增加了抵制窄带干扰的能力。但是OFDM系统自身能够抗窄带干扰的条件是假设OFDM信号的功率与窄带干扰相比大得多；然而实际应用中，OFDM信号的发射功率是受限的，这样当外界的窄带干扰信号足够强时将会恶化正常解调性能。因此在有限的频谱资源中如何抑制窄带干扰是不可忽视的问题。

窄带强干扰在实际应用中是常见的干扰，对其抑制可以在时域或频域中完成。时域方法利用窄带干扰的相关性，进行最小均方算法或者递推最小二乘算法自适应滤波。频域方法则通过快速傅立叶变换或者快速傅立叶逆变换将干扰所处频点置零以消除干扰。具体的，常见的频域滤波主要有以下两种方式：第一种方式，简单的基于FFT/IFFT的干扰抑制技术，将数据通过加窗处理、FFT计算、NBI滤波处理以及IFFT计算后输出，第二种方式，为减小加窗导致的信噪比损失，基于叠加的快速傅立叶变换的干扰抑制技术被提出来。基本思想是将输入数据复制并移位加窗，与原加窗数据一起得到两个加窗数据，进行FFT变换，并在频域进行滤波，滤波后进行IFFT得到去除干扰的时域数据，最后将两路数据对齐合并得到最终输出。

公开号为CN105549035B的专利文献公开了一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法，所述方法包括：将中频信号分为两路，分别输出给窄带干扰检测器与窄带干扰消除器，所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理。该发明在进行快速傅立叶变换处理之前将信号的时域乘以窗函数以进行加窗处理，时域中的乘法运算等效于频域中的卷积处理，因此加窗的效果仅仅是减少干扰源产生的旁瓣。加窗处理可以提高的性能取决于干扰源的频率。当干扰源并不位于某一个子载波频率上，则会产生频谱泄露，并且窄带干扰会影响所有的相邻子载波。并且其也并未考虑对载波间干扰进行消除处理。

发明内容

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。

针对现有技术之不足，本发明提供一种窄带多通道卫星通信系统，信号能够经地面站传输至至少一个窄带卫星，若干个地面站彼此之间能够基于所述窄带卫星的中继而通信地耦合，所述地面站至少包括编码模块和第一调制模块，所述地面站被配置为按照如下方式对所述信号进行调制处理：所述编码模块配置为对所述信号执行编码处理以获取编码信号；所述第一调制模块配置为将所述编码信号执行串并变换处理以生成第一支路码流和第二支路码流，其中：在所述第一支路码流执行延迟处理以使得所述第一支路码流和所述第二支路码流彼此之间间隔设定码元周期的情况下，所述第一支路码流依次执行第一级滤波处理和第一级调制处理获取第一调制信号，所述第二支路码流依次执行所述第一级滤波处理和第二级调制处理获取第二调制信号；所述第一调制信号和所述第二调制信号共同经所述第二级调制处理以获得第三调制信号，其中，所述第三调制信号经所述第二级滤波处理以完成所述调制处理。第一级滤波处理由升余弦滚降滤波器执行，第二级滤波处理由带通滤波器执行。信号经第一级滤波处理后会由于后续的调制重采样过程而使得信号频谱出现周期延拓现象，最终产生码间干扰，并且在调制信号的频率范围内会存在旁瓣干扰，降低了调制信号的质量，使得误码率升高。第二级滤波处理能够将频率范围内的旁瓣大小降低至指定的分贝范围内，能够消除码间干扰。调制生成的第三调制信号相比于现有技术具有更低的平均功率比峰值。并且通过第一级滤波处理能够有效地将第一支路码流和第二支路码流的任何相位的不连续性进行平滑移除。

根据一种优选实施方式，所述编码模块被配置为按照如下方式对所述信号执行编码处理：所述信号经BCH编码处理生成的BCH码与发送信息帧共同构成设定比特的若干个信息子帧，所述信息子帧经同步加扰处理以依次执行RS编码处理和卷积编码处理，卷积编码后的数据与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾共同组成完整的调制数据帧，其中：在所述信息子帧的比特长度小于设定比特长度的情况下，按照补充零码的方式对其进行补齐。

根据一种优选实施方式，所述地面站还包括滤波模块、第二调制模块和变频模块，所述地面站还按照如下方式对所述信号进行处理：所述编码信号以设定码速率传输至第一调制模块中执行调制处理后以第一载波频率传输至所述滤波模块；所述滤波模块配置为对其接收的信号执行滤波处理并传输至所述第二调制模块；所述第二调制模块以第二载波频率将其接收的信号传输至所述变频模块，其中，所述变频模块配置为将其接收的信号变频至设定的射频输出频率。

根据一种优选实施方式，所述窄带卫星至少包括信号调节模块和干扰消除模块，在所述信号经所述地面站传输至所述窄带卫星的情况下，所述窄带卫星配置为按照如下方式对所述信号执行处理：将所述信号调节模块配置为：确定所述信号的频率成分并获取若干个不同时频空间的分解信号以将干扰信号的频率内容进行分离。将所述干扰消除模块配置为：将干扰信号的频率与通信信道的子载波频率中心对准并建立第一复正弦曲线，并基于所述第一复正弦曲线与所述信号的乘法处理以获取偏移信号并以此引入载波间干扰；将所述偏移信号依次执行加窗处理和快速傅立叶变换处理以生成频域信号，所述频域信号能够按照子载波频率置零的方式消除所述干扰信号以获取干扰消除信号；在所述干扰消除信号经快速傅立叶逆变换处理以产生时域采样样本的情况下，建立第二复正弦曲线并按照所述第二复正弦曲线与所述时域采样样本执行乘法处理的方式消除所述载波间干扰。

根据一种优选实施方式，所述信号调节模块按照如下步骤获取所述分解信号：配置具有若干个不同滤波等级的滤波器组，并且每个滤波等级至少包括低通信道和高通信道，所述低通信道和所述高通信道均配置至少一组离散小波变换器，其中：基于所述滤波器组的若干个的滤波等级将获取若干个不同频段的子带；所述子带所包含的信号能够分别经离散小波变换处理分解至若干个不同的时频空间。

根据一种优选实施方式，所述第一复正弦曲线经公式限定，所述第二复正弦曲线经公式限定；BCH编码的生成多项式为g(x)＝x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁶+x⁵+x³+1；RS编码的生成多项式为g(x)＝x⁸+x⁴+x³+x²+1；卷积编码的两个输出端口的生成多项式分别为g1(x)＝x⁶+x⁵+x⁴+x³+1和g2(x)＝x⁶+x⁴+x³+x¹+1；同步加扰处理的扰码周期和多项式分别为为2¹⁵-1和1+X¹⁴+X¹⁵；其中，F_s表示采样频率，N是快速傅立叶变换采样点数。

根据一种优选实施方式，所述第一级滤波处理经第一滤波器执行，所述第二级滤波处理经第二滤波器执行，其中：所述第一滤波器是升余弦滚降滤波器，所述第二滤波器是带通滤波器；所述第一级调制处理是正交调制处理，所述第二级调制处理是同相调制处理。

根据一种优选实施方式，所述窄带卫星还包括干扰检测模块和解调模块，所述干扰检测模块配置为计算信号的平均功率以确定子带中是否存在干扰信号，所述解调模块配置为对所述干扰消除模块的输出信号进行解调处理。

根据一种优选实施方式，所述干扰消除模块还被配置为获取与干扰信号的频率最接近的快速傅立叶变换滤波器组的频率Δf，其中：所述第一复正弦曲线的频率为Δf，所述第二复正弦曲线的频率为-Δf。

根据一种优选实施方式，针对所述快速傅立叶变换滤波器组的频率Δf计算过程中所涉及的子载波频率，干扰消除模块能够将该子载波频率所对应的快速傅立叶转换滤波器组频率设置为零以将所述干扰信号消除。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明在迭代过程中，每个窄带干扰信号与通信信道的子载波频率中心对准时便会导致载波间干扰的产生。将窄带干扰对准的子载波频率去除后信号将不再携带该窄带干扰，随后从信号中将载波间干扰移除。因此，在解码之前，信号便去除了所有的窄带干扰以及任何潜在的旁瓣，进而能够消除频谱泄露。

(2)本发明通过数字成形滤波器可以消除码间干扰，进而能够满足无码间干扰的奈奎斯特特性，同时还可以平滑波形，进而能够加快调制信号的频带外衰减速度，提高频谱利用率。通过带通滤波器的处理可以使得调制包络更加圆滑。

附图说明

图1是本发明优选的窄带多通道卫星通信系统的模块化连接关系示意图；

图2是本发明优选的地面站的模块化结构示意图；

图3是本发明优选的第一调制模块的调制处理流程示意图；

图4是本发明优选的窄带卫星的模块化结构示意图；

图5是本发明优选的干扰消除模块的处理流程示意图；

图6是本发明优选的RS码的编码框图；

图7是本发明优选的卷积码的编码框图；和

图8是本发明优选的编码模块的处理流程示意图。

附图标记列表

1：窄带卫星 2：地面站

101：干扰检测模块 102：干扰消除模块 103：解调模块

104：信号调节模块

201：编码模块 202：第一调制模块 203：滤波模块

204：第二调制模块 205：变频模块

102a：偏移逻辑电路 102b：第一乘法器 102c：窗函数电路

102d：第一快速傅立叶变换电路 102e：干扰消除电路

102f：快速傅立叶逆变换电路 102g：校正电路 102h：第二乘法器

102i：第二快速傅立叶变换电路

2a：第一地面站 2b：第二地面站

203a：第一滤波器 203b：第二滤波器

202a：第一调制器 202b：第二调制器 202c：第三调制器

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种多通道卫星通信系统，至少包括至少一个窄带卫星1和若干个彼此通信的地面站2。例如，如图1所示，多通道卫星通信系统包括窄带卫星1、第一地面站2a和第二地面站2b。第一地面站2a可以将其接收到的数据信号发送至窄带卫星1，进而通过窄带卫星1将其中继至第二地面站2b。同理，第二地面站2b也可以将其接收到的数据信号通过窄带卫星1中继到第一地面站2a。第一地面站2a和第二地面站2b可以单独具有其各自的网关，并且所有网关可以通过共同的网络彼此通信地耦合在一起。

优选的，如图2所示，地面站2至少包括编码模块201、第一调制模块202、滤波模块203、第二调制模块204和变频模块205。编码模块201用于对地面站2接收到的原始数据信息进行编码并将编码后的数字信号按照设定的码速率传输至第一调制模块202。第一调制模块202用于对数字信号进行调制以将转变至设定的第一载波频率。经第一调制模块202调制后的数字信号传输至滤波模块203中进行滤波处理。经滤波模块203编码模块201滤波处理后的数字信号传输至第二调制模块204中进行再次调制以转变至设定的第二载波频率。具有第二载波频率的数字信号传输至变频模块205中。变频模块205用于将第二调制模块204处理得到的数字信号变频至设定的发射频点以便于将其上传至窄带卫星1。

优选的，编码模块201可以被配置为基于循环编码或卷积编码对原始数据信息进行编码。第一调制模块202和第二调制模块204可以基于数字相位调制、多进制数字相位调制、相移键控调制、正交相位键控调制、偏移正交相移键控调制中的一种或多种的组合对数字信号进行调制。滤波模块203可以是数字成形滤波器，通过数字成形滤波器可以消除码间干扰，进而能够满足无码间干扰的奈奎斯特特性，同时还可以平滑波形，进而能够加快调制信号的频带外衰减速度，提高频谱利用率。

优选的，变频模块205可以是可编程锁相环芯片，通过配置锁相环芯片的分频寄存器的参数可以将调制信号变频至设定的射频输出频率范围，同时再通过设置频率划分间隔便可以将可用频谱等频率间隔的分割为若干个载波信道。将频谱划分为多个通道可以提升频谱的利用率。例如，若可用频段为100.0000MHz～100.0100MHz，若频率划分间隔为100Hz，则可以将该频段划分为100个信道。通过变频模块可以得到窄带信号。进而实现地面站2与窄带卫星1彼此之间的窄带多通道通信。

优选的，地面站2可以将原始数据经编码模块的编码处理后以600bps的码速率送入第一调制模块202中进行调制处理。第一调制模块202以15KHz的载波频率传输至滤波模块203中进行滤波处理。第二调制模块204将15KHz的调制信号进行再次调制以使得其以10.685MHz的载波频率传输至变频模块205。

优选的，如图3所示，第一调制模块202还被配置为按照如下的工作方式对编码模块201处理得到的编码信号进行调制处理：

S1：编码信号经串并变换处理以生成第一支路码流和第二支路码流，其中，第一支路码流和第二支路码流按照延迟处理的方式彼此间隔设定码元周期。

具体的，编码信号经过串并变换处理生成第一支路码流和第二支路码流后，第一支路码流和第二支路码流各自的码速率为编码信号码速率的二分之一。第一支路码流可以按照串行传输的方式进行信号传输，第二支路码流可以按照并行传输的方式进行信号传输。设定码元周期可以是半个码元周期。将第一支路码流或第二支路码流中的任意一个经过半个码元周期的延时处理后便能将第一支路码流和第二支路码流错开半个码元周期。

S2：在将第一支路码流进行半个码元周期的延时处理的情况下，第一支路码流和第二支路码流按照一一对应的方式分别传输至滤波模块203中进行滤波处理，其中，滤波模块203至少包括第一滤波器203a和第二滤波器203b，第一支路码流和第二支路码流按照一一对应的方式传输至第一滤波器203a中进行滤波处理。通过第一滤波器203a可以执行第一级滤波处理。

具体的，第一滤波器203a是数字成形滤波器。数字成形滤波器可以是升余弦滚降滤波器，通过控制滚降系数，能够改变编码信号的成形波形，从而能够减小抽样定时误差造成的影响。升余弦滚降滤波器的频率响应H(f)可以通过如下公式表示：

其中，对应的时域波形函数为：

其中，码元周期T_s＝1/2_N，f_N为奎奈斯特频率。α为滚降因子，其决定H(f)的形状，α在[0，1]间取值。当α较大时，时域波形衰减块并且振荡起伏较小，其有利于减小码间干扰和定时误差的影响，但占用频带变宽，频带利用率降低，并且带内噪声对信号的影响也会相应增大。当α较小时，频带利用率增加，带内噪声的影响得到削弱，但波形振荡起伏增大，对码间干扰和定时误差的影响增大，最终导致误码率的提高。优选的，滚降因子α可以选取为0.5，数字成形滤波器的阶数设置为32阶。

S3：经过第一滤波器203a进行滤波处理后的第一支路码流和第二支路码流分别传输至第一调制模块202中进行调制处理。

具体的，第一调制模块202至少包括第一调制器202a、第二调制器202b和第三调制器202c。第一调制器202a是正交调制器，第二调制器202b和第三调制器202c均是同相调制器。第一支路码流传输至第一调制器202a中进行正交调制处理以得到第一调制信号，第二支路码流传输至第二调制器中进行同相调制处理以得到第二调制信号。第一调制信号和第二调制信号均统一传输至第三调制器202c中进行同相调制处理以得到第三调制信号。通过第一调制器202a可以执行第一级调制处理。通过第二调制其202b和第三调制器202c可以执行第二级调制处理。

S4：第三调制信号传输至第二滤波器203b中进行滤波处理以完成对编码信号的调制处理。

具体的，第二滤波器203b是带通滤波器，其允许特定频率范围内的信号通过，能够将特定频率范围外的信号衰减至很低水平。编码信号基于调制模块的调制重采样过程，使得信号频谱会出现周期延拓而产生码间干扰，进而导致调制模块的误码概率增加。优选的，带通滤波器的阶数可以设定为64阶。通过带通滤波器的处理可以使得调制包络更加圆滑。通过第二滤波器203b可以执行第二级滤波处理。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

再次参见图1，第一地面站2a可以将第一信号发送给窄带卫星1，进而通过窄带卫星1将第一信号中继至第二地面站2b。当第二地面站2b将第二信号传输至窄带卫星时，第二地面站2b能够同时接收到第二信号的回波和第一信号作为组合信号。同理，第一地面站2a能够同时接收到第一信号的回波和第二信号作为组合信号。第一地面站2a和第二地面站2b可以通过回波消除方法以消除由于回波导致的干扰，通过消除回波可以利于第一信号和第二信号的解调。第一信号和第二信号在传输过程中会受到不同环境和不同程度的干扰，从而导致地面站接收到的组合信号至少需要传输的发射信号、发射信号的回波以及噪声基底。需要传输的发射信号是指需要在第一地面站和第二地面站之间进行传输的第一信号或第二信号。噪声基底是指通信系统中所有的噪声源和不需要的信号的总和，即除发射信号之外的任何其他信号。

优选的，如图4所示，窄带卫星1至少包括信号调节模块104。信号调节模块104包括若干个滤波器以实现对组合信号的分解、分析或抑制干扰信号。信号调节模块104被配置为按照如下方式对组合信号进行处理：

S1：对组合信号进行快速傅立叶变换处理以确定组合信号的频率成分。例如，信号调节模块104可以包括快速傅立叶变换器，将组合信号传输至快速傅立叶变换器便能够实现组合信号的快速傅立叶变换。快速傅立叶变换器可以将组合信号样本的乘积与频率的复正弦曲线相加以获取组合信号的频域表示，其中，快速傅立叶变换器的处理过程可以表示为： x_n是组合信号的数字样本。N是正在处理的样本总数。

S2：经快速傅立叶变换处理后的输出信号经分解处理以获得多个不同时频空间的分解信号。具体的，输出信号可以传输进入滤波器组，滤波器组可以包括若干个不同的滤波等级。每个滤波等级可以包括低通信道和高通信道，并且低通信道和高通信道均分别配置一组离散小波变换器。通过不同的滤波等级能够将输出信号分割成若个个不同频段的子带，不同子带所包含的信号能够经离散小波变换器的离散小波变换处理而分解至多个不同时频空间，从而能够将发射信号的时频内容与干扰信号的频率内容进行分离。

优选的，再次参见图4，窄带卫星1至少包括干扰检测模块101、干扰消除模块102和解调模块103。窄带卫星1可以具有例如是天线的信号接收模块，进而能够接收地面站2或其他信号终端传输的信号。干扰检测模块101用于对信号调节模块104输出的若干个不同子带中信号进行干扰检测，进而能够确定组合信号中所存在的所有干扰源所对应的频率。干扰消除模块102用于针对干扰检测模块检测确定干扰源进行例如是滤波处理，从而实现干扰的消除。解调模块103用于对信号进行解调以便于信号的进一步传输。优选的，干扰检测模块101可以计算组合信号的平均功率并且设置标准阈值。当干扰检测模块分析确定的组合信号的实际功率高于设置的标准阈值，则可以判断存在干扰。可以通过对干扰信号进行的提前模拟来提前确定标准阈值的设定值。

优选的，如图5所示，干扰消除模块102可以包括偏移逻辑电路102a、第一乘法器102b、窗函数电路102c、第一快速傅立叶变换电路102d、干扰消除电路102e、快速傅立叶逆变换电路102f和信号校正电路102g。偏移逻辑电路102a用于将干扰信号的频率与通信信道的子载波的频率中心进行对准，偏移逻辑电路能够确定干扰信号的频率与快速傅立叶转换滤波器组频率Δf的中心频率之间的差值，并且偏移逻辑电路可以从快速傅立叶转换滤波器组频率中确定与干扰信号的频率最为接近的一个或多个。优选的，偏移逻辑电路还能够创建关于接收到的信号的第一复正弦曲线以用于在第一乘法器102b中执行模拟信号彼此之间的相乘。第一复正弦曲线的频率可以用-Δf表示，并且第一复正弦曲线可以通过如下公式(n＝0，1，…，N-1)进行表示。F_s表示采样频率。N是快速傅立叶变换采样点数。第一乘法器102b可以从偏移逻辑电路中接收第一复正弦曲线以及组合信号，其中，组合信号中包含干扰信号的采样样本。第一乘法器102b将第一复正弦曲线与采样样本相乘以获取偏移信号。同时，通过将第一复正弦曲线与采样样本相乘也能够将载波间干扰引入第一乘法器102b中。

优选的，窗函数电路102c用于接收第一乘法器102b的输出，并对其进行加窗处理。窗函数电路可以使用例如是汉宁窗函数、矩形窗函数或巴特利窗函数对信号进行加窗处理。通过加窗处理能够将第一乘法器102b的输出限制于主瓣上。第一快速傅立叶变换电路102d能够接收窗函数电路102c的输出，并对其执行快速傅立叶变换处理以生成频域信号。干扰消除电路102e能够接收由第一快速傅立叶变换电路102d处理后的解调的快速傅立叶变换信号，并且干扰消除电路102e能够将快速傅立叶变换信号中的由偏移逻辑电路102a在计算Δf过程中所确定的子载波频率进行移除以得到干扰消除信号。具体的，针对Δf计算过程中所涉及的子载波频率，干扰消除电路102e能够将该子载波频率所对应的快速傅立叶转换滤波器组频率设置为零。由于干扰信号的频率已经经偏移逻辑电路102a处理而与子载波的频率中心对准，而当前子载波的频率被干扰消除电路102e设定为零，从而使得干扰信号被消除。优选的，干扰消除信号能够传输至快速傅立叶逆变换电路102f并且被执行快速傅立叶逆变换处理以产生时域采样样本。优选的，校正电路102g被配置为生成频率等于Δf的斜坡信号，该斜坡信号可以通过第二复正弦曲线(n＝0，1，…，N-1)进行表示。从而校正电路102g能够消除载波间干扰。具体的，由校正电路102g生成的第二复正弦曲线与快速傅立叶逆变换电路102f生成的输出信号同时传输至第二乘法器102h中进行相乘处理以消除载波间干扰。优选的，第二乘法器102h的输出信号能够传输至第二快速傅立叶变换电路102i中再次进行快速傅立叶变换处理以对该信号进行解调处理。第二快速傅立叶变换电路102i的输出信号最终传输至解调模块103中进行解码处理。优选的，第一快速傅立叶变换电路102d和第二快速傅立叶变换电路102i共同限定快速傅立叶转换滤波器组。

优选的，在迭代过程中，每个窄带干扰信号与通信信道的子载波频率中心对准时便会导致载波间干扰的产生。将窄带干扰对准的子载波频率去除后信号将不再携带该窄带干扰，随后从信号中将载波间干扰移除。因此，在解码之前，信号便去除了所有的窄带干扰以及任何潜在的旁瓣，进而能够消除频谱泄露。

实施例3

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选的，如图8所示，编码模块201还被配置为按照如下方式对信号进行编码处理：

S1：将信号经BCH编码处理后生成的BCH码与发送信息帧组成设定比特的信息子帧，其中，在信息子帧的比特长度不满足设定比特长度的情况下，按照补充0码的方式对其进行补齐。

具体的，a比特的信号经过BCH(b，a)编码能够得到b比特的BCH码输出，将b比特的BCH码与发送信息帧组成c比特的信息子帧。例如，b可以设定为31，c可以设置为223。

优选的，BCH码的生成多项式可以通过公式g(x)＝x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁶+x⁵+x³+1进行表示。

S2：信息子帧经同步加扰处理。在数字通信中发送连续较长的0码或连续的1码时，会受到空间传输信道中存在的电磁场干扰，从而产生误码。扰码是一个n伪随机序列，将n序列的线性反馈和数据进行相加可以平衡0码和1码的出现次数，可以将数据转换成近似白噪声，降低了空间信号的衰落和误码率。具体的，同步加扰处理的扰码周期可以设定为2¹⁵-1，多项式为1+X¹⁴+X¹⁵，起始寄存器值为1001_0101_0000_000的n序列，将成帧后的所有数据进行加扰处理。

S3：经加扰处理后的子帧依次进行RS编码和卷积编码。例如，RS编码的具体参数可以配置如下：码长n＝255，监督端k＝223，生成多项式g(x)＝x⁸+x⁴+x³+x²+1。卷积编码具有1个输入端口和2个输出端口，两个输出端口分别对应的生成多项式为g1(x)＝x⁶+x⁵+x⁴+x³+1和g2(x)＝x⁶+x⁴+x³+x¹+1。

优选的，图6示出了RS码的编码框图，输入信息多项式h(x)去除g(x)得到余式r(x)，将r(x)拼接至h(x)的尾部，得到输出码字。具体的，h(x)通过选通器A直接输出，并且h(x)进入RS校验电路，此时校验电路的输出断路，当223个元素全部进入检验电路后，若干个寄存器中存放数据为RS校验位。此时校验电路的输出开路，将校验位输出，完成r(x)拼接至h(x)的尾部，从而构成255比特的RS编码数据。

优选的，图7示出了卷积码的编码框图，码率为3/4比特/符号，约束长度为7比特，连接矢量G1＝1111001，G2＝1011011。输出由打孔方案决定，其中，C1：101，C2：110，1表示被传输的符号，0表示不被传送的符号。移位寄存器用于存储比特信息，输出的码流序列进入移位寄存器的同时将码流序列分为两个支路，分别进行两路异或运算。第一支路的运算多项式为g1(x)，第二支路的运算多项式为g2(x)。第一支路和第二支路能够将运算结果送入打孔单元，其中，两个支路的运算结果交替进入打孔单元中，打孔单元将连续6比特数据移位划分为一组，每组进入顺序是C₁(1)C₂(1)C₁(2)C₂(2)C₁(3)C₂(3)…。最后打孔单元根据打孔方案将一组数据进行卷积编码3/4删余输出，输出序列的顺序是C₁(1)C₂(1)C₂(2)C₁(3)…。

S4：将卷积编码后产生的数据与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾共同组成完整的调制数据帧。例如，卷积编码后产生的数据可以与320比特载波同步比特、160比特引导序列、64比特独特码、64比特帧尾共同组成完整的调制数据帧。通过将编码方式进行有机组合，形成的组合编码方式的误码率低、保密性高、频谱利用率高。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种窄带多通道卫星通信系统，信号能够经地面站(2)传输至至少一个窄带卫星(1)，若干个地面站(2)彼此之间能够基于所述窄带卫星(1)的中继而彼此通信连接，其特征在于，所述地面站(2)至少包括编码模块(201)和第一调制模块(202)，所述地面站(2)被配置为按照如下方式对所述信号进行调制处理：

所述编码模块(201)配置为对所述信号执行编码处理以获取编码信号；

所述第一调制模块(202)配置为将所述编码信号执行串并变换处理以生成第一支路码流和第二支路码流，其中：

在所述第一支路码流执行延迟处理以使得所述第一支路码流和所述第二支路码流彼此之间间隔设定码元周期的情况下，所述第一支路码流依次执行第一级滤波处理和第一级调制处理获取第一调制信号，所述第二支路码流依次执行所述第一级滤波处理和第二级调制处理获取第二调制信号；

所述第一调制信号和所述第二调制信号共同经所述第二级调制处理以获得第三调制信号，其中，所述第三调制信号经所述第二级滤波处理以完成所述调制处理。

2.如权利要求1所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述编码模块(201)被配置为按照如下方式对所述信号执行编码处理：

所述信号经BCH编码处理生成的BCH码与发送信息帧共同构成设定比特的若干个信息子帧，所述信息子帧经同步加扰处理以依次执行RS编码处理和卷积编码处理，卷积编码后的数据与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾共同组成完整的调制数据帧，其中：

在所述信息子帧的比特长度小于设定比特长度的情况下，按照补充零码的方式对其进行补齐。

3.如权利要求2所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述地面站(2)还包括滤波模块(203)、第二调制模块(204)和变频模块(205)，所述地面站(2)还按照如下方式对所述信号进行处理：

所述编码信号以设定码速率传输至第一调制模块(202)中执行调制处理后以第一载波频率传输至所述滤波模块(203)；

所述滤波模块(203)配置为对其接收的信号执行滤波处理并传输至所述第二调制模块(204)；

所述第二调制模块(204)以第二载波频率将其接收的信号传输至所述变频模块(205)，其中，所述变频模块(205)配置为将其接收的信号变频至设定的射频输出频率。

4.如权利要求3所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述窄带卫星(1)至少包括信号调节模块(104)和干扰消除模块(102)，在所述信号经所述地面站(2)传输至所述窄带卫星(1)的情况下，所述窄带卫星(1)配置为按照如下方式对所述信号执行处理：

将所述信号调节模块(104)配置为：确定所述信号的频率成分并获取若干个不同时频空间的分解信号以将干扰信号的频率内容进行分离；

将所述干扰消除模块(102)配置为：

将干扰信号的频率与通信信道的子载波频率中心对准并建立第一复正弦曲线，并基于所述第一复正弦曲线与所述信号的乘法处理以获取偏移信号并以此引入载波间干扰；

将所述偏移信号依次执行加窗处理和快速傅立叶变换处理以生成频域信号，所述频域信号能够按照子载波频率置零的方式消除所述干扰信号以获取干扰消除信号；

在所述干扰消除信号经快速傅立叶逆变换处理以产生时域采样样本的情况下，建立第二复正弦曲线并按照所述第二复正弦曲线与所述时域采样样本执行乘法处理的方式消除所述载波间干扰。

5.如权利要求4所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述信号调节模块(104)按照如下步骤获取所述分解信号：

配置具有若干个不同滤波等级的滤波器组，并且每个滤波等级至少包括低通信道和高通信道，所述低通信道和所述高通信道均配置至少一组离散小波变换器，其中：

基于所述滤波器组的若干个滤波等级获取若干个不同频段的子带；

所述子带所包含的信号能够分别经离散小波变换处理分解至若干个不同的时频空间。

6.如权利要求5所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述第一复正弦曲线经公式限定，所述第二复正弦曲线经公式限定；

BCH编码的生成多项式为g(x)＝x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁶+x⁵+x³+1；

RS编码的生成多项式为g(x)＝x⁸+x⁴+x³+x²+1；

卷积编码的两个输出端口的生成多项式分别为g1(x)＝x⁶+x⁵+x⁴+x³+1和g2(x)＝x⁶+x⁴+x³+x¹+1；

同步加扰处理的扰码周期和多项式分别为为2¹⁵-1和1+X¹⁴+X¹⁵；

其中，F_s表示采样频率，N是快速傅立叶变换采样点数。

7.如前述权利要求之一所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述第一级滤波处理经第一滤波器(203a)执行，所述第二级滤波处理经第二滤波器(203b)执行，其中：

所述第一滤波器(203a)是升余弦滚降滤波器，所述第二滤波器(203b)是带通滤波器；所述第一级调制处理是正交调制处理，所述第二级调制处理是同相调制处理。

8.如权利要求7所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述窄带卫星(1)还包括干扰检测模块(101)和解调模块(103)，所述干扰检测模块(101)配置为计算信号的平均功率以确定子带中是否存在干扰信号，所述解调模块(103)配置为对所述干扰消除模块(102)的输出信号进行解调处理。

9.如权利要求8所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，所述干扰消除模块(102)还被配置为获取与干扰信号的频率最接近的快速傅立叶变换滤波器组的频率Δf，其中：

所述第一复正弦曲线的频率为Δf，所述第二复正弦曲线的频率为-Δf。

10.如权利要求9所述的窄带多通道卫星通信系统，其特征在于，针对所述快速傅立叶变换滤波器组的频率Δf计算过程中所涉及的子载波频率，干扰消除模块(102)能够将该子载波频率所对应的快速傅立叶转换滤波器组频率设置为零以将所述干扰信号消除。