CN113708829A - 卫星信号的处理方法、装置以及卫星基带设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星信号的处理方法、装置以及卫星基带设备，涉及数据处理技术领域。该卫星信号的处理方法包括：获取数传数字下行信号；将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。基于处理单元的并行计算能力，采用处理单元将数传数字下行信号划分为多路，对多路子数传数字下行信号进行并行解调处理，提高了解调处理效率。

Description

卫星信号的处理方法、装置以及卫星基带设备

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种卫星信号的处理方法、装置以及卫星基带设备。

背景技术

卫星基带设备是指将卫星测控通信系统中的测距、测速、遥控、遥测、数传等多项功能综合在一起的终端设备。基于卫星基带设备对卫星信号处理，也成为了研究的热点。

相关技术中，卫星基带设备可以采用FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）进行调制、遥测、高速数据串行解调等多项功能。

但是，相关技术中，采用FPGA进行数据串行解调，存在解调处理效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种卫星信号的处理方法、装置、系统，以便解决相关技术中采用FPGA进行数据串行解调，存在解调处理效率低等问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种卫星信号的处理方法，应用于卫星基带设备的处理单元，所述方法包括：

获取数传数字下行信号；

将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；

对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；

对所述多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

可选的，所述对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，包括：

对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号；

对所述重采样后的多路子数传数字下行信号分别进行匹配滤波处理，得到所述多个解调结果。

可选的，所述对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号，包括：

计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差；

根据所述本地时钟误差和所述载波相位误差，分别对预设采样周期和预设载波进行校准，确定采样位置；

根据所述采样位置对所述各路子数传数字下行信号进行并行重采样处理，得到重采样后的所述各路子数传数字下行信号。

可选的，所述计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差，包括：

采用预设立方内插滤波算法，根据所述各路子数传数字下行信号并行计算相邻两个插值点的值；

根据所述相邻两个插值点的值，计算所述各路子数传数字下行信号的所述本地时钟误差和所述载波相位误差。

可选的，所述方法还包括：

采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果；

其中，所述预设译码方式包括下述译码方式中至少一项的组合：低密度校验译码、里所译码、维特比译码。

可选的，若所述预设译码方式包括：所述低密度校验译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；

根据预设校验矩阵中基本矩阵的数值，确定是否存在依赖关系；所述依赖关系用于表示所述基本矩阵中每一列有两个非零值；

若存在所述依赖关系，根据所述预设校验矩阵中所述基本矩阵的所述两个非零值的距离信息，确定每个子目标解调结果的并行译码单元的大小；

根据所述并行译码单元的大小，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

可选的，若所述预设译码方式包括：所述里所译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；

根据预设监督码元的数量，确定每个子目标解调结果的并行译码线程的数量；

采用所述数量个译码线程，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

可选的，若所述预设译码方式包括：维特比译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

根据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个所述子目标解调结果之间具有预设长度的重叠；

分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到所述译码结果。

第二方面，本发明实施例还提供了一种卫星基带设备，所述卫星基带设备包括：天线、下变频采样单元、FPGA芯片和处理单元；

所述天线与所述下变频采样单元的输入端连接，所述下变频采样单元用于对所述天线采集的下行卫星信号进行下变频采样，得到数传数字下行信号；所述下变频采样单元的输出端与所述FPGA芯片，所述FPGA芯片用于对所述数传数字下行信号进行格式化处理，并将处理后的所述数传数字下行信号传输至所述处理单元；所述处理单元用于执行上述第一方面任一所述的方法。

第三方面，本发明实施例还提供了一种卫星信号的处理装置，应用于卫星基带设备的处理单元，所述装置包括：

获取模块，用于获取数传数字下行信号；

划分模块，用于将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；

解调处理模块，用于对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；

拼接模块，用于对所述多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

可选的，所述解调处理模块，还用于对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号；对所述重采样后的多路子数传数字下行信号分别进行匹配滤波处理，得到所述多个解调结果。

可选的，所述解调处理模块，还用于计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差；根据所述本地时钟误差和所述载波相位误差，分别对预设采样周期和预设载波进行校准，确定采样位置；根据所述采样位置对所述各路子数传数字下行信号进行并行重采样处理，得到重采样后的所述各路子数传数字下行信号。

可选的，所述解调处理模块，还用于采用预设立方内插滤波算法，根据所述各路子数传数字下行信号并行计算相邻两个插值点的值；根据所述相邻两个插值点的值，计算所述各路子数传数字下行信号的所述本地时钟误差和所述载波相位误差。

可选的，所述装置还包括：

并行译码模块，用于采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果；

其中，所述预设译码方式包括下述译码方式中至少一项的组合：低密度校验译码、里所译码、维特比译码。

可选的，若所述预设译码方式包括：所述低密度校验译码；所述并行译码模块，还用于将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；根据预设校验矩阵中基本矩阵的数值，确定是否存在依赖关系；所述依赖关系用于表示所述基本矩阵中每一列有两个非零值；若存在所述依赖关系，根据所述预设校验矩阵中所述基本矩阵的所述两个非零值的距离信息，确定每个子目标解调结果的并行译码单元的大小；根据所述并行译码单元的大小，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

可选的，若所述预设译码方式包括：所述里所译码；所述并行译码模块，还用于将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；根据预设监督码元的数量，确定每个子目标解调结果的并行译码线程的数量；采用所述数量个译码线程，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

可选的，若所述预设译码方式包括：维特比译码；所述并行译码模块，还用于根据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个所述子目标解调结果之间具有预设长度的重叠；分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到所述译码结果。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供一种卫星信号的处理方法，应用于卫星基带设备的处理单元，该方法包括：获取数传数字下行信号；将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。基于处理单元的并行计算能力，采用处理单元将数传数字下行信号划分为多路，对多路子数传数字下行信号进行并行解调处理，提高了解调处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种卫星基带设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种卫星信号的处理方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多路子数传下行信号并行解调处理方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种重采样处理方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种计算时钟误差和载波相位误差的处理方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种低密度校验码的译码处理方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种里所码的译码处理方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种针对预设译码方式进行并行译码的处理方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种卫星信号的处理装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种处理单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本发明实施例提供的一种卫星基带设备的结构示意图，如图1所示，该卫星基带设备可以包括：依次连接的天线101、下变频采样单元102、FPGA芯片103和处理单元104。

在一些实施方式中，天线101可以采集下行卫星信息，天线101与下变频采样单元102的输入端连接，下变频采样单元102对天线采集的下行卫星信号进行下变频采样，得到数传数字下行信号；下变频采样单元102的输出端与FPGA芯片103，FPGA芯片103用于对数传数字下行信号进行格式化处理，并将处理后的数传数字下行信号传输至处理单元104。

相应的，处理单元104可以接收该格式化处理后的数传数字下行信号，将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

需要说明的是，上述下变频采样单元102可以包括：数传下变频器以及模数转换器。其中，低噪声放大器通过数传下变频器与模数转换器连接，模数转换器与FPGA芯片103连接。可选的，可以采用数传下变频器对放大处理后的下行卫星信息进行下变频处理，得到中频信号；采用模数转换器对中频信号进行采样处理，得到数传数字下行信号。

以下卫星基带设备中的处理单元为执行主体，对本申请实施例提供的卫星信号的处理方法进行解释说明。

图2为本发明实施例提供的一种卫星信号的处理方法的流程示意图，如图2所示，该方法可以包括：

S201、获取数传数字下行信号。

在一些实施方式中，由天线采集下行卫星信息，并向低噪声放大器发送该下行卫星信息；由低噪声放大器对下行卫星信息进行放大处理，并向下变频采样单元发送该放大处理后的下行卫星信息；由下变频采样单元对该放大处理后的下行卫星信息进行下变频采样，得到数传数字下行信号，并向FPGA芯片发送该数传数字下行信号；FPGA芯片可以对该数传数字下行信号进行格式化处理，并通过嵌入式计算设备向处理单元转发该格式化处理后的数传数字下行信号，则处理单元可以获取到数传数字下行信号。

当然，FPGA芯片也可以直接向处理单元发送数传数字下行信号。可选的，数传数字下行信号可以为格式化处理后的数传数字下行信号。

需要说明的是，本申请实施例中的处理单元可以包括：GPU（Graphic ProcessingUnit，图形处理器）和CPU（Central Processing Unit，中央处理器）。

S202、将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号。

在一些实施方式中，处理单元可以将数传数字下行信号读取至CPU缓存，然后将数传数字下行信号存入GPU内存，在GPU内存中将数传数字下行信号划分为I、Q两路信号，继而进行归一化处理，得到归一处理后的I、Q两路信号；将归一处理后的I、Q两路信号分别划分为多路，得到多路子数传数字下行信号。

S203、对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果。

其中，处理单元可以同时对多路子数传数字下行信号进行解调处理，得到多个解调结果。

S204、对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

需要说明的是，每个解调结果长度不尽相同，如果按照固定长度拼接会造成目标解调结果解调错误的问题。在本申请实施例中，可以根据预设动态数据拼接规则，对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

在一些实施方式中，处理单元得到多个解调结果后，可以记录每个解调结果的数据长度，根据每个解调结果的数据长度对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

综上所述，本发明实施例提供一种卫星信号的处理方法，应用于卫星基带设备的处理单元，该方法包括：获取数传数字下行信号；将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。基于处理单元的并行计算能力，采用处理单元将数传数字下行信号划分为多路，对多路子数传数字下行信号进行并行解调处理，提高了解调处理效率。

可选的，处理单元可以对目标解调结果依次进行解相位模糊、帧同步、解扰处理。

其中，由于接收信号有可能存在相位模糊的情况，因此需要在译码前解相位模糊。帧同步时可以通过比对帧同步头得到数据帧，同时计算出解调得到帧的数量。在译码之前需要进行解扰，解扰多项式可以参考pn8标准（一种解扰参数标准）。得到译码结果后将结果按照顺序存回CPU缓存，最后再将结果写入数据文件。

在本申请实施例中，当目标解调结果的长度大于N*L（N表示解调结果的数量，L表示每个解调结果的长度）时，需要进行多轮解调，每轮解调数据长度为N*L，设目标解调结果总长度为L_r，则总共需要解调L_r/(N*L)轮。在多轮解调的过程中，由于L不一定是帧长的整数倍，在每一轮解调的最后一路数据可能会出现帧截断，从而造成严重的误码。为了避免出现截断，在进行帧同步的过程中,对不是帧长整数倍的最后一路的最后一帧数据要进行平移，将多出来的不足一帧的数据移至下一轮计算。

可选的，图3为本发明实施例提供的一种多路子数传下行信号并行解调处理方法的流程示意图，如图3所示，上述S203中对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果的过程，可以包括：

S301、对多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号。

在本申请实施例中，处理单元对多路子数传数字下行信号进行并行重采样处理的过程中，可以计算本地时钟误差和载波相位误差，以分别对采样周期和载波进行校准，从而实现在最佳的采样位置对每路子数传数字下行信号进行采样。

S302、对重采样后的多路子数传数字下行信号分别进行匹配滤波处理，得到多个解调结果。

其中，处理单元可以对重采样后的多路子数传数字下行信号进行并行匹配滤波处理，得到多个解调结果。

需要说明的是，在此采用预设动态数据拼接方法，进行数据拼接时，由于匹配滤波器的长度固定，因此可以先计算出每路子数传数字下行信号经过滤波后的长度。在得到多个解调结果后，按照各自的长度将多个解调结果进行拼接起来。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种重采样处理方法的流程示意图，如图4所示，上述S301中对多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号的过程，可以包括：

S401、计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差。

其中，处理单元可以采用预设立方内插滤波算法，根据各路子数传数字下行信号，计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差。

另外，预设立方内插滤波算法又可以称为预设立方内插滤波器。

S402、根据本地时钟误差和载波相位误差，分别对预设采样周期和预设载波进行校准，确定采样位置。

在一些实施方式中，处理单元可以根据本地时钟误差对预设采样周期进行校准，根据载波相位误差对预设载波进行校准，确定采样位置。

S403、根据采样位置对各路子数传数字下行信号进行并行重采样处理，得到重采样后的各路子数传数字下行信号。

其中，处理单元可以根据采样位置，同时分别对各路子数传数字下行信号进行重采样处理，得到重采样后的各路子数传数字下行信号。

可选的，图5为本发明实施例提供的一种计算时钟误差和载波相位误差的处理方法的流程示意图，如图5所示，上述S401中计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差的过程，可以包括：

S501、采用预设立方内插滤波算法，根据各路子数传数字下行信号并行计算相邻两个插值点的值。

其中，立方插值滤波器基于四点样值的拉格朗日函数来计算差值点，插值多项式如下所示：

其中，u是内插点的时间偏移，

、

、

、

是立方插值滤波器的系数，基于4个连续的样点值,根据拉格朗日插值函数可以得到内插点的值。

为使用该函数计算采样点的过程主要是向量与矩阵的乘积运算，可以采用多线程并行计算。因此，在并行重采样时，每路信号有4条线程参与运算，在计算向量与向量的点积和向量与矩阵的乘积时，4条线程首先分别计算得到相应位置的乘积，再对4个乘积的结果求和。在求和的过程中，使用了CUDA提供的shfl_down指令，实现了并行规约，减少了循环次数，提高了GPU资源的利用效率。

S502、根据相邻两个插值点的值，计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差。

在本申请实施例中，为了进一步提高计算速率，增加计算的并行度，在进行重采样的过程中采用了循环展开的方法减少分支执行过程。在合并后的一次循环过程中，可以计算出相邻两个插值点的值，进行一次本地时钟误差和载波相位误差计算。而且，通过合并计算和循环展开，减少了GP U执行过程中的分支判断和循环次数，提高了运算速率。

可选的，该方法还可以包括：采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果。

其中，预设译码方式包括下述译码方式中至少一项的组合：低密度校验译码、里所译码、维特比译码。

在本申请实施例中，处理单元可以根据目标解调结果的编码方式，从低密度校验译码、里所译码、维特比译码中确定至少一种译码方式。

另外，预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，可以提高对目标解调结果进行译码的效率。

可选的，图6为本发明实施例提供的一种低密度校验码的译码处理方法的流程示意图，如图6所示，若预设译码方式包括：低密度校验译码（LDPC译码）；上述采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果的过程，可以包括：

S601、将目标解调结果划分为多个子目标解调结果。

S602、根据预设校验矩阵中基本矩阵的数值，确定是否存在依赖关系。

其中，依赖关系可以用于表示基本矩阵中每一列有两个非零值。

在进行低密度校验译码的过程中，低密度校验并行译码采用按层译码的方式，要计算每层消息传递值每一个节点对应的最小值。一般求解最小值的复杂度是

，其中

为校验矩阵第i行的度。使用了两段式求最小值算法，即先求全局最小值和第二小的值，再根据求得的全局最小值来确定每个节点对应的最小值。可以将求解最小值的复杂度优化为线性复杂度，有效提高了并行计算效率。

S603、若存在依赖关系，根据预设校验矩阵中基本矩阵的两个非零值的距离信息，确定每个子目标解调结果的并行译码单元的大小。

S604、根据并行译码单元的大小，分别对多个子目标解调结果进行并行译码，得到译码结果。

在本申请实施例中，低密度校验译码的基本校验矩阵大小可以表示为

，当译码时

条线程同时译码。对于7/8码率的LDPC码而言，其校验矩阵的每一个

大小的基本矩阵中的每一列有两个非零值。由于在译码时校验矩阵是已知的，可以预先计算校验矩阵中两个非零值的距离信息离，这个距离一般会有最小值，根据此最小值合理选择基本并行译码单元大小，即可实现并行译码。

需要说明的是，对多个子目标解调结果可以进行并行译码；在对每个子目标解调结果进行译码时，也可以采用并行译码单元进行并行译码。即可以实现双层并行译码。

可选的，图7为本发明实施例提供的一种里所码的译码处理方法的流程示意图，如图7所示，若预设译码方式包括：里所译码（RS译码）。

其中，里所译码由计算伴随式、BMA译码、Chien搜索算法、误码纠错等过程组成。

上述采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果的过程，可以包括：

S701、将目标解调结果划分为多个子目标解调结果。

S702、根据预设监督码元的数量，确定每个子目标解调结果的并行译码线程的数量。

其中，里所译码有两种类型，分别是(255,223)和(255,239)。这两种类型的监督码元长度分别是32和16。假设RS码的纠错能力是t，监督码元数为2t，在译码时可以使用2t条线程同时译码，从而实现并行译码。

S703、采用数量个译码线程，分别对多个子目标解调结果进行并行译码，得到译码结果。

其中，译码线程的数量可以为2t条。

需要说明的是，对多个子目标解调结果可以进行并行译码；在对每个子目标解调结果进行译码时，也可以采用多个译码线程进行并行译码。即可以实现双层并行译码。

可选的，若预设译码方式包括：维特比译码（viterbi译码）；

图8为本发明实施例提供的一种针对预设译码方式进行并行译码的处理方法的流程示意图，如图8所示，采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

S801、根据预设分块规则对目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个子目标解调结果之间具有预设长度的重叠。

其中，卷积码不属于线性分组码，其译码过程存在前后依赖关系。为了实现更高的译码速率和更高的并行度，可以采用了截断-重叠的译码方式实现了分块并行译码。

需要说明的是，可以对码字按照固定的大小进行分块，在分块的过程中会造成截断，使译码过程中计算路径度量的结果出现偏差，从而影响译码效果。为了弥补分块截断造成的影响，在对卷积码分块时使后一个码块和前一个码块保持一定长度的重叠。

S802、分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到译码结果。

其中，处理单元分别对对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到多个子目标解调结果的子译码结果。对多个子目标解调结果的子译码结果，得到译码结果。

在本申请实施例中，维特比译码通常使用butterfly算法（蝴蝶算法）来计算路径度量值。由于每条路径度量值的计算不存在依赖关系，该算法可以通过32条线程并行计算路径度量值，然后再根据最优路径回溯得到译码结果。经过对butterfly的并行优化，并处理好回溯过程中的线程同步问题，结合截断-重叠的并行译码方法，可大幅提高维特比译码速率。

综上所述，本发明实施例提供一种卫星信号的处理方法，应用于卫星基带设备的处理单元，该方法包括：获取数传数字下行信号；将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。基于处理单元的并行计算能力，采用处理单元将数传数字下行信号划分为多路，对多路子数传数字下行信号进行并行解调处理，提高了解调处理效率。

本申请实施例提供的卫星信号的处理方法，可以由设置在处理单元中的基于GPU的数传加速器实现，在GPU上实现了数传数字下行信号处理的全部过程，根据不同处理环节的计算复杂度，对GPU的线程资源和存储资源进行了合理分配，实现了高速并行解调和高速并行译码。在GPU加速的过程中，采用粗粒度并行和细粒度并行相结合的方式，最大程度提高算法的并行度，从而增加处理速率。对于部分并行度有限的计算过程来说，例如重采样、译码等步骤，该加速器根据算法特点分配GPU线程。对于不存在依赖关系的计算过程，例如解调过程中的卷积、解扰、帧同步等操作，该加速器根据GPU性能分配线程，旨在最大程度利用GPU的计算资源。

下述对用以执行本申请所提供的卫星信号的处理方法的卫星信号的处理装置、处理单元及存储介质等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述卫星信号的处理方法的相关内容，下述不再赘述。

图9为本发明实施例提供的一种卫星信号的处理装置的结构示意图，如图9所示，该装置可以包括：

获取模块901，用于获取数传数字下行信号；

划分模块902，用于将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；

解调处理模块903，用于对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；

拼接模块904，用于对多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

可选的，解调处理模块903，还用于对多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号；对重采样后的多路子数传数字下行信号分别进行匹配滤波处理，得到多个解调结果。

可选的，解调处理模块903，还用于计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差；根据本地时钟误差和载波相位误差，分别对预设采样周期和预设载波进行校准，确定采样位置；根据采样位置对各路子数传数字下行信号进行并行重采样处理，得到重采样后的各路子数传数字下行信号。

可选的，解调处理模块903，还用于采用预设立方内插滤波算法，根据各路子数传数字下行信号并行计算相邻两个插值点的值；根据相邻两个插值点的值，计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差。

可选的，装置还包括：

并行译码模块，用于采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果；

其中，预设译码方式包括下述译码方式中至少一项的组合：低密度校验译码、里所译码、维特比译码。

可选的，若预设译码方式包括：低密度校验译码；并行译码模块，还用于将目标解调结果划分为多个子目标解调结果；根据预设校验矩阵中基本矩阵的数值，确定是否存在依赖关系；依赖关系用于表示基本矩阵中每一列有两个非零值；若存在依赖关系，根据预设校验矩阵中基本矩阵的两个非零值的距离信息，确定每个子目标解调结果的并行译码单元的大小；根据并行译码单元的大小，分别对多个子目标解调结果进行并行译码，得到译码结果。

可选的，若预设译码方式包括：里所译码；并行译码模块，还用于将目标解调结果划分为多个子目标解调结果；根据预设监督码元的数量，确定每个子目标解调结果的并行译码线程的数量；采用数量个译码线程，分别对多个子目标解调结果进行并行译码，得到译码结果。

可选的，若预设译码方式包括：维特比译码；并行译码模块，还用于根据预设分块规则对目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个子目标解调结果之间具有预设长度的重叠；分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到译码结果。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC），或，一个或多个微处理器（digital singnal processor，简称DSP），或，一个或者多个现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器（CentralProcessing Unit，简称CPU）或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统（system-on-a-chip，简称SOC）的形式实现。

图10为本发明实施例提供的一种处理单元的结构示意图，如图10所示，该装置包括：处理器1001、存储器1002。

存储器1002用于存储程序，处理器1001调用存储器1002存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（英文：processor）执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory，简称：ROM）、随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星信号的处理方法，其特征在于，应用于卫星基带设备的处理单元，所述方法包括：

获取数传数字下行信号；

将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；

对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；

对所述多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，包括：

对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号；

对所述重采样后的多路子数传数字下行信号分别进行匹配滤波处理，得到所述多个解调结果。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行重采样处理，得到重采样后的多路子数传数字下行信号，包括：

计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差；

根据所述本地时钟误差和所述载波相位误差，分别对预设采样周期和预设载波进行校准，确定采样位置；

根据所述采样位置对所述各路子数传数字下行信号进行并行重采样处理，得到重采样后的所述各路子数传数字下行信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算各路子数传数字下行信号的本地时钟误差和载波相位误差，包括：

采用预设立方内插滤波算法，根据所述各路子数传数字下行信号并行计算相邻两个插值点的值；

根据所述相邻两个插值点的值，计算所述各路子数传数字下行信号的所述本地时钟误差和所述载波相位误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果；

其中，所述预设译码方式包括下述译码方式中至少一项的组合：低密度校验译码、里所译码、维特比译码。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述预设译码方式包括：所述低密度校验译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；

根据预设校验矩阵中基本矩阵的数值，确定是否存在依赖关系；所述依赖关系用于表示所述基本矩阵中每一列有两个非零值；

若存在所述依赖关系，根据所述预设校验矩阵中所述基本矩阵的所述两个非零值的距离信息，确定每个子目标解调结果的并行译码单元的大小；

根据所述并行译码单元的大小，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述预设译码方式包括：所述里所译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果；

根据预设监督码元的数量，确定每个子目标解调结果的并行译码线程的数量；

采用所述数量个译码线程，分别对所述多个子目标解调结果进行并行译码，得到所述译码结果。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述预设译码方式包括：维特比译码；所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括：

根据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个所述子目标解调结果之间具有预设长度的重叠；

分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到所述译码结果。

9.一种卫星基带设备，其特征在于，所述卫星基带设备包括：天线、下变频采样单元、FPGA芯片和处理单元；

所述天线与所述下变频采样单元的输入端连接，所述下变频采样单元用于对所述天线采集的下行卫星信号进行下变频采样，得到数传数字下行信号；所述下变频采样单元的输出端与所述FPGA芯片，所述FPGA芯片用于对所述数传数字下行信号进行格式化处理，并将处理后的所述数传数字下行信号传输至所述处理单元；所述处理单元用于执行上述权利要求1-8任一所述的方法。

10.一种卫星信号的处理装置，其特征在于，应用于卫星基带设备的处理单元，所述装置包括：

获取模块，用于获取数传数字下行信号；

划分模块，用于将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号；

解调处理模块，用于对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果；

拼接模块，用于对所述多个解调结果进行拼接，得到下行卫星信号的目标解调结果。

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