專利名稱：一種基于時頻域的星上交換系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于時頻域的星上交換系統。
背景技術：
移動通信衛(wèi)星系統是一個利用波束形成技術形成多個點波束進行廣域覆蓋，達到增強輻射增益，支持小終端移動通信業(yè)務，如Thuraya星形成245個點波束，Imarsat4衛(wèi)星形成2 個點波束。由于在波束內及波束間移動通信終端間的通信業(yè)務量不斷增長，對通信容量、通信時延和通話質量要求越來越高，為充分利用衛(wèi)星的資源，移動通信衛(wèi)星系統均采用星上交換方式，實現單跳通信，提高通信容量?，F有星上交換技術可分為星上電路交換和星上分組交換兩大類。電路交換以物理信道為交換單元，包括星上時分交換(TDMA多址方式)、星上頻分交換(FDMA多址方式)和星上碼分交換(CDMA多址方式)。分組交換以數據分組為交換單元，主要有星上ATM交換， IP交換等。但上述多種交換方式顯然不能滿足采用波束形成技術的移動通信衛(wèi)星星上交換需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了一種基于時頻域的星上交換系統和方法。采用本發(fā)明可實現移動通信衛(wèi)星星上不同子帶信號間的時頻域間的二維交換。本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明所述基于時頻域的星上交換系統，用于實現移動通信衛(wèi)星星上不同波束上波束點間的交換，包括載波信道處理模塊、載波時隙交換模塊和載波信道合成模塊。所述載波信道處理模塊，接收輸入的M路子帶信號，對子帶信號中進行下變頻后輸出到載波時隙交換模塊；所述每路子帶信號包含多路數字載波信號，在每路數字載波信號中的不同時隙包含有業(yè)務信息，其中，屬于一路子帶信號的多路數字載波信號具有相等間隔的載波頻率，各路數字載波信號的載波頻率順序排號。所述載波時隙交換模塊，包括M個第一級時分接線器、第二級空分接線器和M個第三級時分接線器。M個第一級時分接線器分別接收輸入的M路下變頻后的子帶信號中多路數字載波信號的業(yè)務信息，并根據數字載波信號的載波頻率號和業(yè)務信息的時隙號確定的存儲地址進行存儲，然后按照路由表中的目的時隙將存儲的數字載波信號輸出到第二級空分接線
ο其中，對于一個第一級時分接線器，存儲時業(yè)務信息的高位存儲地址由該路數字載波信號的載波頻率號確定，業(yè)務信息的低位存儲地址時隙號確定；輸出時第一級時分接線器按照路由表中業(yè)務信息的目的時隙所對應當前時刻讀取存儲的業(yè)務信息，并輸出到第二級空分接線器。
第二級空分接線器具有M路輸入端和M路輸出端，分別接收從M個第一級時分接線器分別輸出的業(yè)務信息，并根據路由表確定業(yè)務信息的輸出端，將業(yè)務信息輸出到第三級時分接線器。M個第三級時分接線器分別接收第二級空分接線器輸出的M路業(yè)務信息，存儲時 根據路由表確定業(yè)務信息的存儲地址，所述第三級時分接線器中業(yè)務信息的存儲地址包括根據路由表中目的載波頻率號確定的高位存儲地址和目的時隙所確定的低位存儲地址；輸出時第三級時分接線器按照時間將對應時隙的業(yè)務信息輸出到載波信道合成模塊。載波信道合成模塊接收從M個第三級時分接線器輸出的業(yè)務信息；將M個第三級時分接線器輸入的業(yè)務信息構成數字載波信號；對數字載波信號進行上變頻生成M路子帶信號后輸出。所述第一級時分接線器在接收到屬于一路子帶信號中多路數字載波信號的業(yè)務信息時，將首個數字載波信號的載波頻率號與每個載波頻率包含的時隙數相乘確定首個數字載波信號中業(yè)務信息的高位存儲地址，并根據每路數字載波信號的載波頻率號依次確定每路數字載波信號中業(yè)務信息的高位存儲地址；根據每個業(yè)務信息在數字載波信號中的時隙號確定低位存儲地址；所述第一級時分接線器的高位存儲地址與低位存儲地址相加為業(yè)務信息在第一級時分接線器中的存儲地址。本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點(1)采用本發(fā)明可以提高多波束星地上下行鏈路的頻譜利用率，星地之間的各種類型業(yè)務可以占據不同的載波和時隙，而交換過程只需實現不同載波之間的時隙交換，因此，本發(fā)明的星上交換系統實現簡單，效率高，特別適用于衛(wèi)星應用環(huán)境，具有很高的工程應用價值。(2)星上有效載荷結構簡單，基于時頻域二維的星上交換只需要分路出載波以及交換后的載波合路。而采用ATM交換或IP交換，則需要進行基帶信號信道譯碼、分組交換以及信道編碼、再調制處理，因此，采用本發(fā)明的技術方案減少了對交換過程中信號的處理， 降低了星上有效載荷的復雜度。(3)本發(fā)明具有良好的擴展性能，現有的具有星上基帶處理和星載交換的衛(wèi)星系統與衛(wèi)星的通信體制相關聯，而本方案提出的基于時頻域二維的星上交換只針對載波和時隙進行，對不同的通信體制可以實現透明的交換，因此可以在不同通信體制的系統中進行擴展。


圖1為時頻域二維示意圖；圖2為本發(fā)明系統示意圖；圖3為載波時隙交換模塊示意圖；圖4為實施例圖。
具體實施例方式下面就結合附圖對本發(fā)明做進一步介紹。如圖2所示，為本發(fā)明系統示意圖。本發(fā)明所述系統包括載波信道處理模塊、載波時隙交換模塊和載波信道合成模塊。采用本發(fā)明可以實現移動通信衛(wèi)星星上不同波束上波束點間的交換，即將屬于不同子帶信號里不同載波、不同時隙中的業(yè)務信息交換到另一路子帶信號的不同載波和時隙上。所述載波信道處理模塊接收M路子帶信號，對子帶信號中的數字載波信號進行下變頻處理后直接輸出到載波時隙交換模塊。在子帶信號中的多路數字載波信號具有等間隔的載波頻率，因此，如圖1所示，在一路子帶信號中，可以對多路數字載波信號的載波頻率進行順序標號。在一路數字載波信號上，具有多個時隙，在不同時隙攜帶有不同的業(yè)務信息。通過對數字載波信號的載波頻率號和每個載波中包含的時隙數進行統計可以獲得子帶信號中不同業(yè)務信息的絕對時隙號。載波時隙交換模塊接收由載波信道處理模塊處理后產生的M路經過下變頻后子帶信號中數字載波信號內的業(yè)務信息。在載波時隙交換模塊中，如圖3所示，包括M個第一級時分交換器、第二級空分接線器和M個第三級時分接線器。每一個第一級時分交換器接收屬于一路子帶信號的多路數字載波信號，并存儲包含的業(yè)務信息，再按照根據路由表對存儲的業(yè)務信息進行讀取輸出到第二級空分接線器。在存儲時，第一級時分交換器根據業(yè)務信息的載波頻率號確定高位存儲地址，根據業(yè)務信息收到時隙確定低位存儲地址，再利用高位存儲地址和低位存儲地址相加構成業(yè)務信息的存儲地址，將業(yè)務信息存儲到第一級時分交換器中。在輸出時，第一級時分交換器根據路由表中的目的時隙確定對存儲的業(yè)務信息的讀取時間，即第一級時分交換器每一時刻的讀取時間對應于一個時隙，按照時隙對應的時間讀取后并輸出進而實現業(yè)務信息時隙交換后的輸出。第二級空分接線器按路由表實現從第一級時分接線器到第二級空分接線器的交換。第二級空分接線器具有M個輸入端和M個輸出端。根據路由表中規(guī)定的業(yè)務信息載波頻率號和目的時隙，確定接收第一級時分接線器輸出業(yè)務信息的輸入端與面向第三級時分接線器的輸出端的連接關系，并按照確定的連接關系將業(yè)務信息輸出到第三級時分接線
ο每一個第三級時分接線器接收第二級空分接線器輸出的業(yè)務信息。并根據路由表確定業(yè)務信息的目的存儲地址(目的存儲地址的確定方法如上述第一級時分接線器中存儲地址的確定方法)。在存儲完所需處理的所有業(yè)務信息后，將屬于同一路子帶信號的數字載波信號輸出到載波信道合成模塊。載波信道合成模塊接收共M個第三級時分接線器輸出的業(yè)務信息，并按照業(yè)務信息的載波頻率號和時隙號形成多路未經上變頻的數字載波信號，對多路數字載波信號上變頻后形成子帶信號，將形成M路子帶信號后輸出。下面再進一步結合實施例對上述載波時隙交換模塊中的交換過程進行說明。如圖4所示，下面以實現第X個子帶信號中第A個載波第i個時隙與第Y個子帶信號中第B個載波第j個時隙的業(yè)務交換為例，說明在載波時隙交換模塊中基于時頻域二維的星上交換工作過程。其中0彡X，Y彡M，0彡i，j彡S，S表示每個載波的時隙數，N表示在每個子帶信號中所有載波頻率上包含的時隙總數。圖4中，SMAx, CMAx分別代表接收第X個子帶信號的第X個第一級時分接線器中的存儲器和讀取路由表并產生讀地址的控制器；CMCy為第二級空分接線器中的讀取路由表并產生選擇信息的控制器；SMBY，CMBy分別代表對應于第Y個子帶信號的第Y個第三級時分接線器中的存儲器和讀取路由表并產生寫地址的控制器。圖4中的其他名稱依次類推。星上控制器根據地面信關站的業(yè)務需求，生成路由表，并發(fā)送給載波時隙交換模塊。當載波時隙交換模塊中的第X個第一級時分交換器接收到位于第X個子帶信號中第A個載波、第i個時隙的業(yè)務信息后，按照路由表進行查詢，得到交換后的目的路由信息為第Y個子帶信號中第B個載波、第j個時隙。因此，第X個第一級時分交換器接收的第A個載波第i個時隙的業(yè)務信息存儲到地址為A*S+i的存儲單元中，(其中，A*S為高位存儲地址，由載波頻率號A獲得；i為低位存儲地址，為業(yè)務信息的時隙號)。然后，在對應于第A*S+j時隙的時刻將A*S+i的存儲單元中的信號讀出并輸出到中間級的第二級空分接線器的第X個輸入線。其中，j為業(yè)務信息的目的時隙，利用在第一級時分接線器的此次操作實現了對業(yè)務信息的時隙交換。為實現將信號輸出到第Y個第三級時分接線器位于B*S+j的存儲單元中的交換， 第二級空分接線器的CMCy根據路由表將接收業(yè)務信息的輸入端X與第B個載波、第J個時隙所對應的輸出端Y相連，從而將從輸入端X輸入的業(yè)務信息從輸出端Y輸出到第三級時分接線器。在第三級時分接線器中，根據路由表確定到來的業(yè)務信息的存儲地址，根據目的路由信息，存儲地址為B*S+j。因此，SMBy根據CMBy產生的存儲地址B*S+j將業(yè)務信息進行存儲。通過此次操作，在第三級時分接線器中實現了業(yè)務信息的載波交換。存儲完成后，第三級時分接線器在B*S+j所對應的時刻將存儲的業(yè)務信息輸出，完成了載波與時隙交換。本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
權利要求
1.一種基于時頻域的星上交換系統，用于實現移動通信衛(wèi)星星上不同波束上波束點間的交換，其特征在于包括載波信道處理模塊、載波時隙交換模塊和載波信道合成模塊，所述載波信道處理模塊，接收輸入的M路子帶信號，對子帶信號中進行下變頻后輸出到載波時隙交換模塊；所述每路子帶信號包含多路數字載波信號，在每路數字載波信號中的不同時隙包含有業(yè)務信息，其中，屬于一路子帶信號的多路數字載波信號具有相等間隔的載波頻率，各路數字載波信號的載波頻率順序排號；所述載波時隙交換模塊，包括M個第一級時分接線器、第二級空分接線器和M個第三級時分接線器，M個第一級時分接線器分別接收輸入的M路下變頻后的子帶信號中多路數字載波信號的業(yè)務信息，并根據數字載波信號的載波頻率號和業(yè)務信息的時隙號確定的存儲地址進行存儲，然后按照路由表中的目的時隙將存儲的數字載波信號輸出到第二級空分接線器；其中，對于一個第一級時分接線器，存儲時業(yè)務信息的高位存儲地址由該路數字載波信號的載波頻率號確定，業(yè)務信息的低位存儲地址時隙號確定；輸出時第一級時分接線器按照路由表中業(yè)務信息的目的時隙所對應當前時刻讀取存儲的業(yè)務信息，并輸出到第二級空分接線器；第二級空分接線器具有M路輸入端和M路輸出端，分別接收從M個第一級時分接線器分別輸出的業(yè)務信息，并根據路由表確定業(yè)務信息的輸出端，將業(yè)務信息輸出到第三級時分接線器；M個第三級時分接線器分別接收第二級空分接線器輸出的M路業(yè)務信息，存儲時根據路由表確定業(yè)務信息的存儲地址，所述第三級時分接線器中業(yè)務信息的存儲地址包括根據路由表中目的載波頻率號確定的高位存儲地址和目的時隙所確定的低位存儲地址；輸出時第三級時分接線器按照時間將對應時隙的業(yè)務信息輸出到載波信道合成模塊；載波信道合成模塊接收從M個第三級時分接線器輸出的業(yè)務信息；將M個第三級時分接線器輸入的業(yè)務信息構成數字載波信號；對數字載波信號進行上變頻生成M路子帶信號后輸出。
2.根據權利要求1所述的一種基于時頻域的星上交換系統，其特征在于所述第一級時分接線器在接收到屬于一路子帶信號中多路數字載波信號的業(yè)務信息時，將首個數字載波信號的載波頻率號與每個載波頻率包含的時隙數相乘確定首個數字載波信號中業(yè)務信息的高位存儲地址，并根據每路數字載波信號的載波頻率號依次確定每路數字載波信號中業(yè)務信息的高位存儲地址；根據每個業(yè)務信息在數字載波信號中的時隙號確定低位存儲地址；所述第一級時分接線器的高位存儲地址與低位存儲地址相加為業(yè)務信息在第一級時分接線器中的存儲地址。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于時頻域的星上交換系統，本系統用于實現移動通信衛(wèi)星星上不同波束上波束點間的交換，包括載波信道處理模塊、載波時隙交換模塊和載波信道合成模塊。其中，載波時隙交換模塊包括M個第一級時分接線器、第二級空分接線器和M個第三級時分接線器。第一級時分接線器用于實現對業(yè)務信息的時隙交換。第二級空分接線器用于實現從第一級時分接線器到第三級時分接線器的交換。第三級時分接線器用于實現對業(yè)務信息的載波交換。采用本發(fā)明可實現移動通信衛(wèi)星星上不同子帶信號間的時頻域間的二維交換。
文檔編號H04B7/185GK102255650SQ20111024696
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2011年8月25日
發(fā)明者張傳林, 樓大年, 趙毅, 陳銳 申請人:西安空間無線電技術研究所