CN117560132A - 一种基于反向信道时间同步的信道化接收机及接收方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种基于反向信道时间同步的信道化接收机及接收方法，所述接收机包括模数转换单元，对模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，第一数字信号包括第一帧信息；数字下变频单元，对第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，第二数字信号包括第二帧信息；信道化处理单元，根据第二帧信息对第二数字信号进行信道化处理并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至信道数据存储单元，串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括信道序号和段数据；信道数据存储单元，将各信道的数据存储在与信道序号对应的存储位置并形成数据帧；解调单元，根据接收的带宽分配指令从信道数据存储单元读取对应的数据帧数据进行解调。

Description

一种基于反向信道时间同步的信道化接收机及接收方法

技术领域

本发明涉及通信领域。更具体地，涉及一种基于反向信道时间同步的信道化接收机及接收方法。

背景技术

采用多频时分多址（MF-TDMA）制式的卫星反向通信系统，可以采用多载波和时分方式支持多用户。反向采用宽带传输多个信道时，接收侧大数据量缓存需要采用异步处理的方式。对应的时间同步引入了异步处理环节，需要恢复同步机制。另一方面，对于反向信道频率较大范围变化时，传统的方法是通过随机接入信道（Random Access Channel,RACH）检测出频偏，然后通过反馈的方式纠正频率变化，反向数据信道基于频率纠正后的结果进行解调处理，这种方法需要一定的处理延迟。

因此，亟待提出一种信道化接收机及接收方法，用于消除异步处理的影响的同时可实现反向信道的快速捕获。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反向信道时间同步的信道化接收机及接收方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种基于反向信道时间同步的信道化接收机，包括模数转换单元、数字下变频单元、信道化处理单元、信道数据存储单元以及多个解调单元；其中，

所述模数转换单元，用于对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；

所述数字下变频单元，用于对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；

所述信道化处理单元，用于根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理，并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至所述信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；

所述信道数据存储单元，用于分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；

所述解调单元，用于根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

可选地，同属于一个分组数据中的至少一路信道的信道带宽相同。

可选地，同属于一个分组数据中的至少一路信道的帧头位置为：

其中，为所述数字下变频单元输出的帧头位置距离FFT窗数据开始的距离；为信道配置参数；/>为所述信道配置参数中FFT的长度；/>为所述信道配置参数中信道对应的IFFT长度。

可选地，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

可选地，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道随路信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，以及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

可选地，还包括第一扫频单元和第二扫频单元，其中，

所述第一扫频单元，用于根据预设置的第一扫频间隔进行扫频并获取第一扫频结果；

所述第二扫频单元，用于根据预设置的第二扫频间隔进行扫频并获取第二扫频结果；

其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。

本发明第二方面提供了一种应用所述信道化接收机的接收方法，包括：

利用模数转换单元，对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；

利用数字下变频单元，对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；

利用信道化处理单元，根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；

利用信道数据存储单元，分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；

利用解调单元，根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

可选地，所述接收方法进一步包括：

利用信道化处理单元，根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

可选地，所述接收方法进一步包括：

利用第一扫频单元，根据预设置的第一扫频间隔对从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据进行扫频并获取第一扫频结果；

利用第二扫频单元，根据预设置的第二扫频间隔对所述第一扫频结果进行扫频并获取第二扫频结果；

其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种基于反向信道时间同步的信道化接收机，基于数据样点的同步的机制消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏可实现反向信道的快速捕获。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出相关技术中的反向通信系统框图。

图2示出本发明实施例提供的信道化接收机的结构示意图。

图3示出相关技术中的信道化接收机结构示意图。

图4示出本发明实施例提供的信道化接收机的反向帧结构示意图。

图5示出本发明实施例提供的信道化接收机中基于分组的信道化输出格式示意图。

图6示出本发明实施例提供的信道化接收机中信道化输出的串行接口时序图。

图7示出本发明实施例提供的信道化接收机中第一个信道化输出时间同步方案的时序图。

图8示出本发明实施例提供的信道化接收机中第二个信道化输出时间同步方案的时序图。

图9示出本发明实施例提供的信道化接收机中反向数据在信道数据存储单元中的缓存示意图。

图10示出本发明实施例提供的信道化接收机中突发数据数据读取示意图。

图11示出本发明实施例提供的信道化接收机中反向数据突发数据结构示意图。

图12示出本发明实施例提供的信道化接收机中反向数据突发数据捕获处理框图。

图13示出本发明实施例提供的信道化接收机中正交相移键控调制低密度奇偶校验码长度为720的性能曲线图。

图14示出本发明实施例提供的信道化接收机中8移相键控调制低密度奇偶校验码长度为720的性能曲线图。

图15示出本发明实施例提供的信道化接收机中8移相键控调制低密度奇偶校验码长度为1440的性能曲线图。

图16示出本发明另一个实施例提供的应用所述信道化接收机的接收方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，在多频时分多址（MF-TDMA）通信系统反向链路上，多个终端用户在不同的信道上独立地发送反向信号，这些反向信号波形在空口合并，并被网关侧接收，通过网关侧的射频单元将信号转换至中频。中频处理分离出对应终端的反向信道，即所谓的信道化。将恢复的反向信道送入基带解调单元，最终将解调数据通过本地网络传送至网关上层。

如图3所示相关技术中的信道化接收机结构示意图，图3中一些模块的数据采用同步处理方式，另一些模块的数据采用数据异步处理方式。其中，模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）采样和数字下变频单元的数据是同步处理的；信道化、信道数据存储和用户突发数据（Burst）选择单元采用的是数据异步处理。模块采用数据同步处理方式，模块的输入和输出之间有着固定的延迟，所以从ADC输入的空口数据到数字下变频处理单元（Digital Down Converter, DDC）输出，空口的帧周期和DDC后的帧周期相同，帧头位置不同。而异步处理后的帧周期不再固定，如信道化输出采用的是多路串行输出，数据存储单元（Double Data Rate, DDR）写入和读取是异步执行。所以不同的处理单元每帧的起始位置是变化的，需要在MF-TDMA的数据流中指示出来，即所述的时间同步。

当反向传输数据速率不高时，反向信道各模块可采用数据同步处理的方式，各模块的输入输出有着固定的处理延迟，时间同步对应的是简单处理延迟。而当反向统计上采用宽带传输时，接收侧大数据量缓存需要采用异步处理的方式，对应的时间同步上引入了异步处理环节，需要恢复同步机制。

有鉴于此，本发明的第一个实施例提供了一种基于反向信道时间同步的信道化接收机，包括模数转换单元、数字下变频单元、信道化处理单元、信道数据存储单元以及多个解调单元；其中所述模数转换单元，用于对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；所述数字下变频单元，用于对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；所述信道化处理单元，用于根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理，并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至所述信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；所述信道数据存储单元，用于分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；所述解调单元，用于根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

在一个具体的示例中，所述第一数字信号包括第一帧信息，所述第一帧信息为帧头位置。

在一个具体的示例中，所述第二数字信号包括第二帧信息，所述第二帧信息包括帧同步信息，快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）的序号和随路信息。

在一个具体的示例中，如图2所示为本发明实施例提供的信道化接收机的结构示意图。图2中包括模数转换单元、数字下变频单元、信道化处理单元、信道数据存储单元和解调单元；其中所述解调单元包括多个用户数据选择单元和与所述用户解调单元一一对应连接的多个用户解调单元。空口数据经过模数转换单元进行采样，采样数据包括多个信道；经数字下变频单元进行移频和降速率后，进入信道化处理单元；信道化处理单元恢复出反向的各个信道并将各信道数据送入信道数据存储单元（DDR）；接收机根据带宽分配指令（Bandwidth Allocation Packet, BAP）的指示利用用户数据选择单元从信道数据存储单元中对应地址读取用户突发数据，并送入用户解调单元进行解调处理。

本实施例提供的反向接收机，根据信道化多路串行输出和DDR异步存取的特点，设计了基于数据样点的同步的机制，消除异步处理的影响；之后的数据解调功能单元可根据带宽分配指令的指示，从DDR中获取用户Burst数据，用于基带数据处理；以及通过反向信道采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏，可实现反向信道的快速捕获。

在一个具体的示例中，如图4所示，至少包括反向帧4000和反向帧4001，反向帧4000的时间长度为40ms，包括基于数据分段（block）的信道数据输出和基于突发数据（Burst）的用户数据提取。其中，block的输出格式为blk（信道号，blk序号）；用户Burst的输出格式为Burst（用户序号，突发序号）。

进一步的，图4中包括基于blk的信道0输出格式4100，信道0中的用户Burst的输出格式4200；基于blk的信道1输出格式4101，信道0中的用户Burst的输出格式4201；……；基于blk的信道K-1输出格式410N，信道K-1中的用户Burst的输出格式420N，N=K-1。

在一个具体示例中，如图4所示，block格式数据可以用blk（信道号，blk序号）表示在每个信道上是连续输出的构成信道的数据流，即每个信道是按数据流输出的，blk是连续不断的。其中，

信道0：至少包括信道号为0且blk序号为m-1的数据段4110，即blk(0,m-1)；信道号为0且blk序号为m的数据段4120，即blk(0,m)；信道号为0且blk序号为m+1的数据段4130，即blk(0,m+1)；信道号为0且blk序号为m+2的数据段4140，即blk(0,m+2)；信道号为0且blk序号为m+3的数据段4150，即blk(0,m+3)；

信道1：至少包括信道号为1且blk序号为m-1的数据段4111，即blk(1,m-1)；信道号为1且blk序号为m的数据段4121，即blk(1,m)；信道号为1且blk序号为m+1的数据段4131，即blk(1,m+1)；信道号为1且blk序号为m+2的数据段4141，即blk(1,m+2)；信道号为1且blk序号为m+3的数据段4151，即blk(1,m+3)；

信道K-1：至少包括信道号为K-1且blk序号为m-1的数据段411N，即blk(K-1,m-1)；信道号为K-1且blk序号为m的数据段412N，即blk(K-1,m)；信道号为K-1且blk序号为m+3的数据段413N，即blk(K-1,m+3)；信道号为K-1且blk序号为m+4的数据段414N，即blk(K-1,m+4)。

进一步的，对应信道不同的符号速率，block的大小是不同的；具有相同符号速率的信道，block大小相同，并且时间上对齐。

进一步的，在相同的信道上，可以通过时分多址（Time Division MultipleAccess, TDMA）划分出不同用户，每个用户通过Burst的方式发送数据，信道化后这些Burst分布在不同的block上或跨越多个block。

在一个具体示例中，如图4所示，基于用户的Burst输出格式可以用Burst（用户号，突发序号）指示。其中资源占用如下：

信道0：至少包括用户i占用的Burst n数据段4210和用户i占用的Burst n+1数据段4220，即Burst(i,n)和Burst(i,n+1)；以及用户i+1占用的Burst n+2数据段4230和用户i+1占用的Burst n+3数据段4240，即Burst(i+1,n+2)和Burst(i+1,n+3)；

信道1：至少包括用户j占用的Burst n数据段4211和用户j占用的Burst n+1数据段4221，即Burst(j,n)和Burst(j,n+1)；以及用户j+1占用的Burst n+2数据段4231和用户j+1占用的Burst n+3数据段4241，即Burst(j+1,n+2)和Burst(j+1,n+3)；

信道K-1：至少包括用户k占用的Burst n数据段421N和用户k占用的Burst n+1数据段422N，即Burst(k,n)和Burst(k,n+1)；以及用户k+1占用的Burst n+2数据段423N和用户k+1占用的Burst n+3数据段424N，即Burst(k+1,n+2)和Burst(k+1,n+3)。

在一个具体的示例中，如图4所示，例如用户i占用的Burst n数据段4210和信道号为0且blk序号为m-1的数据段4110以及信道号为0且blk序号为m的数据段4120的映射关系为：Burst n数据段4210由blk数据段4110的部分数据和blk数据段4120的第一部分数据组成；

进一步的，用户i占用的Burst n+1数据段4220和信道号为0且blk序号为m的数据段4120以及信道号为0且blk序号为m+1的数据段4130的映射关系为：Burst n+1数据段4220由blk数据段4120的第二部分数据和blk数据段4120的部分数据组成。

在一种可能的实现方式中，同属于一个分组数据中的至少一路信道的信道带宽相同。

在一个具体的示例中，如图5所示为本发明实施例提供的信道化接收机中基于分组的信道化输出格式示意图，图5中每一种分组（Group）对应一种信道带宽。

进一步的，图5中Group和信道的分配对应如下：第0个分组5000，即Group 0包括信道0，1，…；第1个分组5001，即Group 1包括信道a，a+1，…；…；第z-1个分组500M，其中M=z-1，即Group z-1包括信道b，b+1，…。

进一步的，第0个分组5000至少包括：信道号为0且blk序号为s的数据段5100，即blk(0,s)；信道号为1且blk序号为s的数据段5110，即blk(1,s)；…；信道号为0且blk序号为m的数据段5200，即blk(0,m)；信道号为1且blk序号为m的数据段5210，即blk(1,m)；

第1个分组5001至少包括：信道号为a且blk序号为s的数据段5101，即blk(a,s)；信道号为a+1且blk序号为s的数据段5111，即blk(a+1,s)；…；信道号为a且blk序号为m的数据段5201，即blk(a,m)；信道号为a+1且blk序号为m的数据段5211，即blk(a+1,m)；

第z-1个分组500M至少包括：信道号为b且blk序号为s的数据段510M，即blk(b,s)；信道号为b+1且blk序号为s的数据段511M，即blk(b+1,s)；…；信道号为b且blk序号为m的数据段520M，即blk(b,m)；信道号为b+1且blk序号为m的数据段521M，即blk(b+1,m)；

在一个具体的示例中，如图5所示，blk序号为s的FFT的有效数据长度3000，包括已分配信道的信道号为0,1,…,K-1且blk序号为s的数据段3001，…，300N，即blk（0,s），…，blk（K-1,s）；以及未分配信道的信道号为K且blk序号为s的数据段300K，即blk（K,s）。

进一步的，信道化中FFT的有效数据长度为已分配的各信道长度以及未分配的信道长度总和，公式可以表示为：

式中，为已分配信道；/>为未分配带宽信道；为已分配的各信道长度以及未分配的信道长度总和；/>为信道的长度；/>为未分配带宽的信道号。

在一个具体的示例中，如图6所示，包括第0个分组的数字指示信号6000，即Group0_valid；通过6100指示信道0，即channe 0；通过6110指示信道1，即channe 1；…；

进一步的，如图6所示，包括串行block数据输出数据5000，包括信道号为0且blk序号为s的数据段5100，即blk(0,s)；信道号为1且blk序号为s的数据段5110，即blk(1,s)；…；信道号为0且blk序号为m的数据段5200，即blk(0,m)；信道号为1且blk序号为m的数据段5210，即blk(1,m)；

进一步的，如图6所示，包括第1个分组的数字指示信号6001，即Group1_valid；通过6101指示信道a，即channe a；通过6111指示信道a+1，即channe a+1；…；

进一步的，如图6所示，串行block数据输出数据5001，包括信道号为a且blk序号为s的数据段5101，即blk(a,s)；信道号为a+1且blk序号为s的数据段5111，即blk(a+1,s)；…；信道号为a且blk序号为m的数据段5201，即blk(a,m)；信道号为a+1且blk序号为m的数据段5211，即blk(a+1,m)；…；

进一步的，如图6所示，包括第z-1个分组的数字指示信号600M，即Groupz-1_valid；通过610M指示信道b，即channe b；通过611M指示信道b+1，即channe b+1；…；

进一步的，如图6所示，串行block数据输出数据500M，包括信道号为b且blk序号为s的数据段510M，即blk(b,s)；信道号为b+1且blk序号为s的数据段511M，即blk(b+1,s)；…；信道号为b且blk序号为m的数据段520M，即blk(b,m)；信道号为b+1且blk序号为m的数据段521M，即blk(b+1,m)；

进一步的，信道化输出多路串行接口时序实际Burst可能跨多个block，且时间上是间隔着的。例如Burst(i,n)可以分布在blk(0,s)和blk(0,s+1)；Burst(i,n+1)也可以分布在blk(0,s+1)和blk(0,s+2)。

在一种可能的实现方式中，同属于一个分组数据中的至少一路信道的帧头位置为：

其中，为所述数字下变频单元输出的帧头位置距离FFT窗数据开始的距离；为信道配置参数；/>为所述信道配置参数中FFT的长度；/>为所述信道配置参数中信道对应的IFFT长度。

在一个具体的示例中，计算信道化后各信道的帧头位置，记作p。信道化后同一Group内的信道帧头起始位置相同，即p值相同。进一步的，DDC和信道化的总延迟d2为固定值，可以通过功能仿真获得。

在一种可能的实现方式中，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，以及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

在一个具体的示例中，如图7所示为本发明实施例提供的信道化接收机中第一个信道化输出时间同步方案的时序图。图7中包括ADC输出的帧头位置7000，即ADC输出FrmStart；DDC输出的信号7100；DDC输出的帧头位置7200，脉冲信号表示DDC输出FrmStart；第一分组信号7300和第二分组信号7400；

进一步的，图7中包括对DDC输出时间维度上的数据进行分段，F个样点为一个快速傅里叶变换窗7500，即FFT block；第n个快速傅里叶变换窗7501，即FFT block n；第n+1个快速傅里叶变换窗7502，即FFT block n+1；

进一步的，图7中包括DDC输出的信号7100，至少包括信道0信号7110，即Chan_0_g1（例如1Msps）；信道1的信号7111，即Chan_1_g1（例如1Msps）；信道a的信号7113，即Chan_a_g2（例如2Msps）；…；

进一步的，DDC输出的FrmStart为DDC输出的帧同步，有固定的帧周期，和空口的帧周期一致，都为40ms。对DDC输出时间维度上的数据进行分段，F个样点为一个FFT block；对DDC输出频率维度上分信道和Group，例如Channel 0的带宽为1Msps，划入Group1；Channel1的带宽为1Msps，划入Group1；Channel a的带宽为2Msps，划入Group2。

进一步的，图7中包括DDC的延迟时间7201，即d1；第一分组信号中的DDC的延迟时间与信道化处理的延迟时间之和7301，即DDC延迟和信道化延迟之和d2；第二分组信号中的DDC的延迟时间与信道化处理的延迟时间之和7401；

进一步的，图7中包括第一分组信号中的信道0的时序高电平7310，即Chan_0；第一分组信号中的信道1的时序高电平7311，即Chan_1；第二分组信号中的信道a的时序高电平7413，即Chan_a；

进一步的，图7中包括第一分组信号中信道化后信道0和信道1的帧头位置7320，即p1；第二分组信号中信道化后信道a的帧头位置7420，即p2；

进一步的，本实施例的时序上的处理为ADC输出的帧头位置加上d2延迟后的第1个脉冲，为Channel 0的串行输出。根据计算的p值，读取Channel 0上整帧的数据；Channel 1和Channel 0属于Group1，也是从p的位置串行读取Channel 1上整帧的数据；其它Group信道的DDC和信道化总延迟d2不同，p计算和串行读取的过程相同。

本实施例适应于不同带宽Group的延迟可以准确获得；不同带宽Group组合时，在信道化输出的FFT窗内，总是小带宽Group的先输出，并且需为定值。

在一种可能的实现方式中，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道随路信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

在一个具体的示例中，如图8所示为本发明实施例提供的信道化接收机中第二个信道化输出时间同步方案的时序图。图8中包括ADC输出的帧头位置8000，即ADC输出FrmStart；DDC输出的信号7100；DDC输出的帧头位置8200，脉冲信号表示DDC输出FrmStart；第一分组信号8300和第二分组信号8400；第一路信道化随路输出信号8500；第二路信道化随路输出信号8600；

进一步的，图8中包括对DDC输出时间维度上的数据进行分段，F个样点为一个快速傅里叶变换窗8700，即FFT block；第n个快速傅里叶变换窗8701，即FFT block n；第n+1个快速傅里叶变换窗8702，即FFT block n+1；

进一步的，图8中包括DDC输出的信号8100，至少包括通道0的信号8110，即Chan_0_g1（1Msps）；通道1的信号8111，即Chan_1_g1（1Msps）；通道a的信号8113，即Chan_a_g2（2Msps）；…；

进一步的，图8中包括DDC的延迟时间8201，即d1；

进一步的，图8中包括第一分组信号中的信道0的时序高电平8310，即Chan_0；第一分组信号中的信道1的时序高电平8311，即Chan_1；第二分组信号中的信道a的时序高电平8413，即Chan_a；

进一步的，图8包括第一分组信号中信道化后信道0和信道1的帧头位置8320，即p1；第二分组信号中信道化后信道a的帧头位置8420，即p2；

进一步的，在图8中，第一路信道化随路输出信号8500，至少包括快速傅里叶变换窗序号为n且信道0的随路信号8510，即block n，Chan_0；快速傅里叶变换窗序号为n且信道1的随路信号8511，即block n，Chan_1；快速傅里叶变换窗序号为n+1且信道0的随路信号8520，即block n+1，Chan_0；快速傅里叶变换窗序号为n+1且信道1的随路信号8521，即block n+1，Chan_1；

第二路信道化随路输出信号8600，至少包括快速傅里叶变换窗序号为n且信道a的随路信号8613，即block n，Chan_a；

进一步的，本实施例不需要获得不同带宽下的延迟，增加了随路输出对应FFTblock的序号；在DDC输出的FrmStart信号出现时，记录FFT block的序号，假定为n，并将其传递给信道化单元；信道化单元输出的各个Channel，随路输出FFT block序号如果为n，并且上一次随路输出FFT block序号为n-1，则从串行地址p的位置开始读取数据写入DDR；否则，依照串行地址的前后顺序读取数据，写入DDR。

在一个具体的示例中，如图9所示为本发明实施例提供的信道化接收机中反向数据在信道数据存储单元中的缓存示意图。图9中反向数据在DDR中的缓存中对应每个信道，分配不同的DDR的基地址。将每帧各信道数据写入对应的DDR地址位置进行缓存。写入DDR数据的基本单元为数据段(blk)，相同符号速率的信道有着相同数据段长度，并且时间上是对齐的。根据信道号，按数据段顺序依次写入，直至帧尾。一帧数据写入结束后，下一帧数据写入DDR同样的地址位置，覆盖上一帧的数据。这样在DDR中对于每个信道，每一帧的帧头位置对应所分配的基地址。

在一个具体的示例中，如图9-图10所示，包括基地址9000，即DDR地址0；基地址9001，即DDR地址1；…；基地址900N，即DDR地址K-1。

在一个具体的示例中，如图10所示，Burst数据读取示意图中网关分配BAP，根据BAP地址，读取用户的Burst数据，Burst数据可以跨图8中的数据段(blk)。

如图11所示，反向数据Burst结构分为前导、帧头、分块码字（符号级，含导频）和后导部分。其中前导用于Burst捕获。初始时，反向信道可能存在较大频偏，一种方法是通过RACH信道检测出频偏，通过反馈的方式纠正频率变化，反向数据信道基于频率纠正后的结果进行解调处理，这种方法需要一定的处理延迟。本实施例反向信道采用二次扫频的方式，可实现反向信道的快速捕获。

在一种可能的实现方式中，还包括第一扫频单元和第二扫频单元，其中所述第一扫频单元，用于根据预设置的第一扫频间隔进行扫频并获取第一扫频结果；所述第二扫频单元，用于根据预设置的第二扫频间隔进行扫频并获取第二扫频结果；其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。

在一个具体的示例中，如图12所示，反向数据Burst捕获处理框图包括两个扫频过程。第一个扫频过程可以采用大步进的扫频间隔，记作∆1，扫频频点为：

式中，为向上取整函数。

进一步的，扫频结果经过匹配滤波，在一个配置窗的范围内与前导序列进行滑动相关，然后对相关峰选大获得第一峰值位置1230，即，和初始频偏1240，即。

进一步的，在第一个扫频过程包括扫频频点信号1201，扫频频点信号1202，…，扫频频点信号120m；以及序列的初始位置idx=0。

进一步的，第二个扫频是基于初始扫频的结果基础采用小步进进行扫频，扫频间隔为∆2，扫频频点为：

进一步的，第二次的扫频基于位置在三个样点范围内做相关，然后对相关峰选大获得第二峰值位置1250，即/>，和频偏1260，即/>，完成初始捕获。

进一步的，在第二个扫频过程包括扫频频点和初始频偏信号1211，扫频频点和初始频偏信号1212，…，扫频频点和初始频偏信号121n。

在一个具体的示例中，对比采用扫频和非扫频方式解调性能。非扫频方式支持频偏范围较小，这里最大频偏取值0.07%；扫频方式可支持较大的频率范围，这里最大频偏取值1.5%，仿真结果如图13-图15所示。

进一步的，如图13所示，正交相移键控（QPSK）调制低密度奇偶校验码（LDPC）长度720不同码率下，包括CR：1/2 TD的第一性能曲线1301、CR：2/3 TD的第二性能曲线1302、CR：4/5 TD的第三性能曲线1303、CR：9/10 TD的第四性能曲线1304、CR：1/2 FD的第五性能曲线1305、CR：2/3 FD的第六性能曲线1306、CR：4/5 FD的第七性能曲线1307和CR：9/10 FD的第八性能曲线1308，其中，CR表示码率，TD表示非扫频模式，FD表示扫频模式；非扫频(黑实线)和扫频模式性能对比，以上仿真结果说明，通过扫频方式在保证性能的前提下扩大频率适用范围，可以在较大频偏的情况下工作。

进一步的，如图14所示，8移相键控（8PSK）调制LDPC长度720不同码率下，CR：1/2TD的第一性能曲线1401、CR：2/3 TD的第二性能曲线1402、CR：4/5 TD的第三性能曲线1403、CR：9/10 TD的第四性能曲线1404、CR：1/2 FD的第五性能曲线1405、CR：2/3 FD的第六性能曲线1406、CR：4/5 FD的第七性能曲线1407和CR：9/10 FD的第八性能曲线1408，其中，CR表示码率，TD表示非扫频模式，FD表示扫频模式；非扫频(黑实线)和扫频模式性能对比，以上仿真结果说明，通过扫频方式在保证性能的前提下扩大频率适用范围，可以在较大频偏的情况下工作。

进一步的，如图15所示，8PSK调制LDPC长度1440不同码率下，CR：1/2 TD的第一性能曲线1501、CR：2/3 TD的第二性能曲线1502、CR：4/5 TD的第三性能曲线1503、CR：9/10 TD的第四性能曲线1504、CR：1/2 FD的第五性能曲线1505、CR：2/3 FD的第六性能曲线1506、CR：4/5 FD的第七性能曲线1507和CR：9/10 FD的第八性能曲线1508；其中，CR表示码率，TD表示非扫频模式，FD表示扫频模式；非扫频(黑实线)和扫频模式性能对比，以上仿真结果说明，通过扫频方式在保证性能的前提下扩大频率适用范围，可以在较大频偏的情况下工作。

本实施例基于数据样点的同步的机制，消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏，可实现反向信道的快速捕获。

本发明的第二个实施例提供了一种应用基于反向信道时间同步的信道化接收机的接收方法，如图16所示，包括利用模数转换单元，对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；利用数字下变频单元，对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；利用信道化处理单元，根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；利用信道数据存储单元，分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；利用解调单元，根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

需要说明的是，本实施例提供的接收方法的原理及工作流程与上述基于反向信道时间同步的信道化接收机的工作原理和工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

本实施例基于数据样点的同步的机制消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏可实现反向信道的快速捕获。

在一种可能的实现方式中，所述接收方法进一步包括：利用信道化处理单元，根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

需要说明的是，本实施例提供的接收方法中信道化处理单元的原理及工作流程与上述信道化接收机中信道化处理单元的工作原理和工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

本实施例基于数据样点的同步的机制消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏可实现反向信道的快速捕获。

在一种可能的实现方式中，所述接收方法进一步包括：利用信道化处理单元，根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道随路信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据数形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

需要说明的是，本实施例提供的接收方法中信道化处理单元的原理及工作流程与上述信道化接收机中信道化处理单元的工作原理和工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

本实施例基于数据样点的同步的机制消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏可实现反向信道的快速捕获。

在一种可能的实现方式中，所述接收方法进一步包括：利用第一扫频单元，根据预设置的第一扫频间隔对从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据进行扫频并获取第一扫频结果；利用第二扫频单元，根据预设置的第二扫频间隔对所述第一扫频结果进行扫频并获取第二扫频结果；其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。

需要说明的是，本实施例提供的接收方法中第一扫频单元和第二扫频单元的原理及工作流程与上述信道化接收机中第一扫频单元和第二扫频单元的工作原理和工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

本实施例基于数据样点的同步的机制，消除异步处理的影响；同时采用扫频的方式，直接获得反向信道的频偏，可实现反向信道的快速捕获。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种基于反向信道时间同步的信道化接收机，其特征在于，包括模数转换单元、数字下变频单元、信道化处理单元、信道数据存储单元以及多个解调单元；其中，

所述模数转换单元，用于对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；

所述数字下变频单元，用于对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；

所述信道化处理单元，用于根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理，并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至所述信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；

所述信道数据存储单元，用于分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；

所述解调单元，用于根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

2.根据权利要求1所述的信道化接收机，其特征在于，同属于一个分组数据中的至少一路信道的信道带宽相同。

3.根据权利要求1所述的信道化接收机，其特征在于，同属于一个分组数据中的至少一路信道的帧头位置为：

其中，/>为所述数字下变频单元输出的帧头位置距离FFT窗数据开始的距离；/>为信道配置参数；/>为所述信道配置参数中FFT的长度；/>为所述信道配置参数中信道对应的IFFT长度。

4.根据权利要求3所述的信道化接收机，其特征在于，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

5.根据权利要求3所述的信道化接收机，其特征在于，所述信道化处理单元，进一步用于根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道随路信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，以及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

6.根据权利要求1所述的信道化接收机，其特征在于，还包括第一扫频单元和第二扫频单元，其中，

所述第一扫频单元，用于根据预设置的第一扫频间隔进行扫频并获取第一扫频结果；

所述第二扫频单元，用于根据预设置的第二扫频间隔进行扫频并获取第二扫频结果；

其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。

7.一种应用如权利要求1-6中任一项所述的信道化接收机的接收方法，其特征在于，包括：

利用模数转换单元，对接收的模拟信号进行模数转换并输出第一数字信号，所述第一数字信号包括第一帧信息；

利用数字下变频单元，对所述第一数字信号进行下变频操作生成第二数字信号，所述第二数字信号包括第二帧信息；

利用信道化处理单元，根据所述第二帧信息对接收的第二数字信号进行信道化处理并按照串行输出格式异步输出多路信道数据至信道数据存储单元，所述串行输出格式包括多个分组数据，每个分组数据包括所述多路信道数据中的至少一路信道的信道序号和段数据；

利用信道数据存储单元，分别将各路信道的段数据存储在与所述信道序号对应的存储位置并形成数据帧；

利用解调单元，根据接收的带宽分配指令从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据并进行解调处理。

8.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于，所述接收方法进一步包括：

利用信道化处理单元，根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道的延迟信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

9.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于，所述接收方法进一步包括：

利用信道化处理单元，根据预设置的数据样点在时间维度上进行数据分块，在频率维度上根据信道带宽进行分组，按照所述串行输出格式异步输出多路信道数据并根据所述第二帧信息和各信道随路信息获得信道化后各串行信道数据的帧头位置，及从所述帧头位置依次提取所述各串行信道数据数形成所述各信道的数据帧并输出至所述信道数据存储单元。

10.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于，所述接收方法进一步包括：

利用第一扫频单元，根据预设置的第一扫频间隔对从所述信道数据存储单元读取对应的数据帧数据进行扫频并获取第一扫频结果；

利用第二扫频单元，根据预设置的第二扫频间隔对所述第一扫频结果进行扫频并获取第二扫频结果；

其中，所述第一扫频间隔大于所述第二扫频间隔。