卫星通信中fdm信号数字群分路技术研究

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1、卫星通信中FDM信号数字群分路技术研究李永超叶淦华总参第六}二研究所南京市御道街后标营18棹210007摘要·未来卫星通信系统将大量采用星上处理技术，这样可以提高星上功率利用辜和路由的灵活性、实现上下行链路的隔离，提高处理增益，减小对地面设备的要求。星上处理中的星上解调技术占有重要地位，关键技术是FDM信号的群分路。群分路分为模拟信号处理方式和数字信号处理方式，本文讨论的是数字信号处理方式实现FDM信号群分路。关键词=星上处理process011satellite频分复用FDM数字群分路1引言卫星通信具有通信距离远、覆盖范围大、开通联网快、使用不受地利条件限

2、制以及信道稳定等优点，但是与光纤、电缆有线通信网比起来，存在信号强度较弱、容易被干扰、通信成本高、地面设备庞大等弱点。现代卫星通信系统发展趋势之一就是星上处理的功能越来越强大，即采用先进的技术将地面站执行的许多功能转移到卫星上完成，从而简化地面设备。星上处理转发器在新一代的卫星通信系统中已经得到广泛的应用，它和早期的卫星上的透明转发器不同，除了进行信号转发，还有信号的处理，具有更多的有用的特性，比如可以去掉上行链路叠加进来的噪声；可以通过对上行信号的解调然后再调制下发从而隔离上F行链路路，这样星上处理就可以提高抗干扰能力，还可以实现用户线路的信道、频率、功率

3、和波束的动态分配；还可以建立星际链路实现卫星星际联网。其中的关键技术之一就是针对卫星FDM信号的群分路。卫星上收到的FDM信号，模拟方式的群分路是基于CFT变换的群分路器，是利用SAW器件的特性将不同信道的FDM信号分别转换到不同时隙来实现分路的；而本文所研究的数宁群分路用多相滤波来实现的群分路滤波器的。本文研究的数字群分路滤波器经过数学化简最终得到。个FFT形式的公式，也就是说实际过程中我们可以很方便的使用运算量小，计算效率高的FFT硬件电路来实现数字分路。下面介绍FDM信号数字群分路原理推导及其应用。2卫星通信中的FDM信号数字群分路所针对的信号就是现在

4、移动通信特别是卫星通信中常用的FDM信号，这里所说的FDM(频分多路复用)指的是在基带调制时的频分复用。复用过程如下以及信道划分如下：通信与网络技术图I卫星通信中的FDM信号形成0flf2fN图2卫星通信中的FDM信道划分3数字群分路理论推导及仿真地面站接收到的卫星信号经过下变频至零中频以后的FDM信号为：NSAn)=∑6(n)cos(幼。五+TB4腮)一Ok(n)sin(2z4五4Ts‘”)NSQ(n)=∑Qk(n)cos(2z+正+Ts+，1)+Ik(n)sin(2万+五+Ts+，1)k=l其中Ik(n)，Qk(n)为第k路的基带数据；fk为第k路的基带

5、调制频率；Ts为采样周期a3．1传统的并行滤波器组实现FDM信号分路常规的数字分路方法是将频谱搬移到基带再低通滤波，实现框图如下：ej∞Nn图3常规的并行滤波器实现群分路分路使用的低通滤波器：hL(n)，为数字低通滤波器，采样频率l／Ts，截止频率为现代电子信息技术理论与应用分路后第k路的信号：(下式中吼=2石父五×z=掣为第k信道的归一化角频率，N2fs／2／fB，即采样频率中含有多少个通道)yk(m)=Is(n)×P一冉“”】o％(n)I。w(1’S(n)的样点速率为血：yk(m)r拘样点速率为f计J。3．2多相滤波卖现数字群分路的理论推导公式(1)为传

6、统方式解调公式。传统的并行滤波实现群分路的方式针对少的信道划分是有效、简单可行的，但是针对N>6的信道划分的时候就会消耗大量的资源，而不易实现。下面对公式(I)进行数学推导得出多相滤波结构实现数字群分路的公式。儿(m)=∑s(n-i)xP”小11×哪)f=-哪^卜1oYk咖)堡堕全三丝壅查∑s(mN一(fⅣ+p))×P一胁‘“一‘“’”×hL(w+p)p=O』=“令sp(m)=(raN—p)；hp(f)=hL(￡Ⅳ+p)f)×P一7。‘”‘⋯’×hp(f)×g’4t9Ⅳ_1=∑{[sP(小)×e-JwkNm】圆hp(m)}×e7。”豇(hⅢ一；㈨]。矗。(m

7、))№，n，Ⅳ一l=∑{[郎(m)×(一1)h×(，)4】ohp(川)}×P7听9p--OI信号为：YR∞)=real(y女(m))；Q信号为多相滤波实现数字群分路算法的奇数路结构为s矿]-N抽取Z-1L_N抽取Z一1ILN抽取yoe(m)=imag(y女(m))(偶数路的只是将下结构中的(-j)1Ⅱ变为jm)目4多相滤波数字群分路实现结构∽‘。∑～¨∑脚=PX)m(P，【¨∑脚=通信与网络技术4693．3仿真结果以及算法强度分析为了验证理论推导结果，本文在给定的信道频谱划分方案下(见图2)，基于多相滤波实现数字群分路的结构进行了建模和仿真。建模如下：本次仿

8、真的样点数为32768，采样速率fs为86．4KHz