一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了衛(wèi)星通信【技術領域】中的一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法及系統(tǒng)，方法為：在發(fā)送端，不同通信體制的信號在同一頻帶范圍內(nèi)混疊接入并發(fā)送；在接收端，基于干擾消除思想對含有兩路不同通信體制的混疊信號進行分離與解調(diào)，并利用迭代結構和信號特征不斷提高各路信號解調(diào)精度；系統(tǒng)包括兩種不同通信體制信號的接入發(fā)送系統(tǒng)和接收解調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)了在有限頻帶范圍內(nèi)支持多種不同通信體制的信號混疊接入發(fā)送及解調(diào)接收的衛(wèi)星通信系統(tǒng)及方法，具有很強的抗截獲性能。
【專利說明】一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信【技術領域】，特別涉及一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信 方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 在某些特定的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，存在中間站型，可以同時接收來自地面中心 站與來自用戶終端的采用不同通信體制并經(jīng)衛(wèi)星透明轉發(fā)的信號，同時地面中心站也 可以接收來自中間站與用戶終端的采用不同通信體制并經(jīng)衛(wèi)星透明轉發(fā)的信號，比如 受衛(wèi)星系統(tǒng)設計要求的限制，來自地面中心站和中間站的信號通常采用多頻時分^址 MF-TDMA(Multi-Frequency Time Division Multiple Access)通彳旨體制，來自用戶終立而的 fe號通常米用碼分多址CDMA (Code Division Multiple Access)通信體制。并且中間站、 地面中心站和用戶終端之間是合作的，即中間站可事先預知地面中心站和用戶終端的載波 頻率、速率、帶寬等解調(diào)所需的基本參數(shù)，同時地面中心站也可以事先預知中間站與用戶終 端的相關參數(shù)。傳統(tǒng)的通信方法中，不同通信體制的信號是基于頻分多址 FDMA(frecluency division multiple access)模式，即上述兩種不同體制信號在頻譜上完全分開、不混疊， 導致系統(tǒng)需要大量的帶寬資源，頻譜利用效率極低。
[0003] 鑒于以上所述問題，本發(fā)明在有限頻帶范圍內(nèi)實現(xiàn)了支持多種不同通信體制的信 號混疊接入發(fā)送及解調(diào)接收，即在同一衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)，地面中心站到中間站的返向鏈路 與用戶終端到中間站的返向鏈路可以分別采用不同的通信體制，同時，中間站到地面中心 站的返向鏈路與用戶終端到地面中心站的返向鏈路也可以采用不同的通信體制，并且兩路 通信體制的信號在頻譜上是混疊的。中間站和地面中心站分別基于干擾消除思想對返向鏈 路上的頻譜互相混疊的不同通信體制信號進行接收解調(diào)，并利用迭代結構和信號特征不斷 提高各路信號解調(diào)精度，實現(xiàn)在有限頻帶范圍內(nèi)支持多種不同通信體制混疊的衛(wèi)星通信系 統(tǒng)，從而在保證系統(tǒng)通信質(zhì)量的前提下，有效提高頻譜利用效率。并且上述通信過程均為合 作通信，對于截獲方而言，由于無法預知任何一方的相關解調(diào)參數(shù)，無法將混合信號解調(diào)分 離，從而使得這種方式具有很強的抗截獲性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法及系統(tǒng)，用 于解決衛(wèi)星通信【技術領域】存在的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術方案是，一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi) 星通信方法，在非對稱的兩種通信體制信號頻譜混疊的情況下，針對地面中心站到中間站 與用戶終端到中間站的返向鏈路，以及中間站到地面中心站與用戶終端到地面中心站的返 向鏈路，其特征是所述方法包括：
[0006] 步驟1 :產(chǎn)生兩個不同通信體制的基帶信號，將其分別射頻調(diào)制到同一可用頻段 范圍內(nèi)，形成頻譜混疊的兩個不同通信體制的發(fā)送信號，分別由發(fā)送端發(fā)送，標記功率譜密 度大的發(fā)送信號為信號1，功率譜密度小的發(fā)送信號為信號2,若兩個信號功率譜密度相 同，則標記前一個發(fā)送信號為信號1，后一個發(fā)送信號為信號2 ;
[0007] 步驟2 :接收端接收信號，初始化迭代次數(shù)、干擾消除殘留均方功率、信號延續(xù)時 間、延時時間2和重構信號2 ;
[0008] 步驟3 :接收信號延時時間2后減去重構信號2得到差值信號1，對差值信號1按 照步驟1中信號1進行解調(diào)，得到比特序列1，根據(jù)比特序列1對信號1進行參數(shù)估計，再根 據(jù)比特序列1和所述估計參數(shù)，按照步驟1中信號1的產(chǎn)生方法得到重構信號1，計算執(zhí)行 步驟3所用時間；
[0009] 步驟4 :利用執(zhí)行步驟3所用時間計算延時時間1，并將接收信號延時時間1后，減 去重構信號1，得到差值信號2 ;
[0010] 步驟5 :將差值信號2按照步驟1中信號2進行解調(diào)，得到比特序列2,根據(jù)比特序 列2對步驟1中信號2進行參數(shù)估計，再根據(jù)比特序列2和所述估計參數(shù)，按照步驟1中信 號2的產(chǎn)生方法得到重構信號2,計算執(zhí)行步驟5所用時間；
[0011] 步驟6 :利用執(zhí)行步驟3所用時間和執(zhí)行步驟5所用時間計算延時時間2,利用接 收信號、重構信號1和重構信號2計算下次迭代干擾消除均方功率，判斷其與本次迭代干擾 消除均方功率的大小，若大，則迭代次數(shù)加一，執(zhí)行上述步驟3-6;若小，終止迭代，輸出比 特序列1和比特序列2。
[0012] 所述比特序列1和比特序列2為中間站返向鏈路接收到的來自地面中心站和用戶 終端的信號，或為地面中心站返向鏈路接收到的來自中間站和用戶終端的信號。
[0013] 所述形成頻譜混疊的兩個不同通信體制的發(fā)送信號的形成條件是要滿足

【權利要求】
1. 一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，在非對稱的兩種通信體制信號頻譜混 疊的情況下，針對地面中心站到中間站與用戶終端到中間站的返向鏈路，以及中間站到地 面中心站與用戶終端到地面中心站的返向鏈路，其特征是所述方法包括： 步驟1 :產(chǎn)生兩個不同通信體制的基帶信號，將其分別射頻調(diào)制到同一可用頻段范圍 內(nèi)，形成頻譜混疊的兩個不同通信體制的發(fā)送信號，分別由發(fā)送端發(fā)送，標記功率譜密度大 的發(fā)送信號為信號1，功率譜密度小的發(fā)送信號為信號2,若兩個發(fā)送信號功率譜密度相 同，則記前一個發(fā)送信號為信號1，后一個發(fā)送信號為信號2 ; 步驟2 :接收端接收信號，初始化迭代次數(shù)、干擾消除殘留均方功率、信號延續(xù)時間、延 時時間2和重構信號2 ; 步驟3 :接收信號延時時間2后減去重構信號2得到差值信號1，對差值信號1按照步 驟1中信號1進行解調(diào)，得到比特序列1，根據(jù)比特序列1對信號1進行參數(shù)估計，再根據(jù)比 特序列1和所述估計參數(shù)，按照步驟1中信號1的產(chǎn)生方法得到重構信號1，計算執(zhí)行步驟 3所用時間； 步驟4 :利用執(zhí)行步驟3所用時間計算延時時間1，并將接收信號延時時間1后，減去重 構信號1，得到差值信號2; 步驟5 :將差值信號2按照步驟1中信號2進行解調(diào)，得到比特序列2,根據(jù)比特序列2 對步驟1中信號2進行參數(shù)估計，再根據(jù)比特序列2和所述估計參數(shù)，按照步驟1中信號2 的產(chǎn)生方法得到重構信號2,計算執(zhí)行步驟5所用時間； 步驟6 :利用執(zhí)行步驟3所用時間和執(zhí)行步驟5所用時間計算延時時間2,利用接收信 號、重構信號1和重構信號2計算下次迭代干擾消除均方功率，判斷其與本次迭代干擾消除 均方功率的大小，若大，則迭代次數(shù)加一，執(zhí)行上述步驟3-6 ;若小，終止迭代，輸出比特序 列1和比特序列2。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述 比特序列1和比特序列2為中間站返向鏈路接收到的來自地面中心站和用戶終端的信號， 或為地面中心站返向鏈路接收到的來自中間站和用戶終端的信號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述形成 頻譜混疊的兩個不同通信體制的發(fā)送信號的形成條件是要滿足-/2|<+方％I，所 述和f2分別為信號1與信號2的射頻調(diào)制頻點，BW1和BW2分別為信號1與信號2的帶 寬。
4. 根據(jù)權利要求1所述的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述可用 頻段范圍是衛(wèi)星通信系統(tǒng)可用的Ku、Ka、S頻段。
5. 根據(jù)權利要求1所述的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述參數(shù) 估計的估計參數(shù)為幅度、頻偏、相位和時延。
6. 根據(jù)權利要求1所述的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述計算 執(zhí)行步驟3所用時間T1和計算執(zhí)行步驟5所用時間、通過分別統(tǒng)計執(zhí)行步驟3、步驟5 經(jīng)歷的系統(tǒng)時鐘周期數(shù)量來計算得到，處理延時=系統(tǒng)時鐘周期X經(jīng)歷系統(tǒng)時鐘周期數(shù) 量，延時時間1為延時時間1 =延時時間2+τi，延時時間2為（g-Ι) (τ1+τ2)，其中g為迭 代次數(shù)。
7. 根據(jù)權利要求1所述的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述信號 持續(xù)時間根據(jù)接收端的數(shù)據(jù)緩存能力來確定，信號持續(xù)時間=接收端數(shù)據(jù)緩存能力+接 收信號的符號速率。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信方法，其特征是所述 初始化干擾消除殘留均方功率具體為： ^=\?Μ--? 其中，Λi為初始化干擾消除殘留均方功率； T為信號持續(xù)時間；r(t)為接收信號； g為迭代次數(shù)； 所述計算下次迭代干擾消除均方功率具體為： Ag+1 = -J0Ygi^)-U^it-T2)dt 其中，Λg+1為下次迭代干擾消除均方功率； T為信號持續(xù)時間； rg(t)為接收信號r(t)延時g*(T1+T2)后的信號，即rg(t) =r(t-g*(T1+T2))j中，τi為步驟3的處理延時，τ2為步驟5的處理延時； <(/-r2)為第g次重構信號1延時τ2后的信號； 巧1V)為第g+Ι次重構信號2 ;g為迭代次數(shù)。
9. 一種實現(xiàn)權利要求1所述方法的不同通信體制信號混疊的衛(wèi)星通信系統(tǒng)不同通信 體制信號混疊的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中，地面中心站、中間站和用戶終端之間通過支持透明轉 發(fā)的衛(wèi)星建立通信鏈路；在非對稱的兩種通信體制信號頻譜混疊的情況下，針對地面中心 站到中間站與用戶終端到中間站的返向鏈路，以及中間站到地面中心站與用戶終端到地面 中心站的返向鏈路，其特征是所述系統(tǒng)包括：地面中心站、中間站、用戶終端、支持透明轉發(fā) 的衛(wèi)星； 所述地面中心站、中間站和用戶終端配置有不同通信體制信號混疊接入及發(fā)送系統(tǒng)， 用于將不同通信體制的信號在同一頻段范圍內(nèi)混疊接入發(fā)送，所述地面中心站和中間站采 用不同于用戶終端的通信體制，在地面中心站和中間站各自的返向鏈路中，均出現(xiàn)來自對 方和用戶終端的不同通信體制的信號在同一頻段內(nèi)混疊接入，標記功率譜密度大的發(fā)送信 號為信號1，功率譜密度小的發(fā)送信號為信號2,若兩個發(fā)送信號功率譜密度相同，則記前 一個發(fā)送信號為信號1，后一個發(fā)送信號為信號2 ; 所述地面中心站和中間站配置有所述不同通信體制信號接收解調(diào)系統(tǒng)，用于對不同 通信體制的混疊信號進行分離與解調(diào)，包括初始化模塊、時鐘（延時模塊）、通信體制一信 號解調(diào)模塊、通信體制一信號重構模塊、通信體制二信號解調(diào)模塊、通信體制二信號重構模 塊、迭代殘留判決模塊； 所述初始化模塊用于初始化迭代次數(shù)、干擾消除殘留均方功率、信號延續(xù)時間、延時時 間2、和重構信號2傳送給迭代殘留判決模塊和時鐘模塊； 所述時鐘模塊用于控制信號延續(xù)時間、接收信號延時時間； 所述通信體制一信號解調(diào)模塊用于將輸入信號按照信號1進行解調(diào)，得到比特序列1， 并將此比特序列1傳送給通信體制一信號重構模塊，其中輸入信號為接收信號延時時間2 后減去重構信號2的所得信號； 所述通信體制一信號重構模塊用于根據(jù)比特序列1對信號1進行參數(shù)估計，再根據(jù)比 特序列1和所述估計參數(shù)得到重構信號1，并將此重構信號1傳送給迭代殘留判決模塊； 所述通信體制二信號解調(diào)模塊用于將輸入信號按照信號2進行解調(diào)，得到比特序列2， 并將此比特序列2傳送給通信體制二信號重構模塊，其中輸入信號為接收信號延時時間1 后減去重構信號1的所得信號； 所述通信體制二信號重構模塊用于根據(jù)比特序列2對信號2進行參數(shù)估計，再根據(jù)比 特序列2和所述估計參數(shù)得到重構信號2,并將此重構信號2傳送給迭代殘留判決模塊； 所述迭代殘留判決模塊根據(jù)接收信號、重構信號1和重構信號2計算干擾消除殘留均 方功率，判斷是否可以輸出比特信號1和比特信號2。
【文檔編號】H04B1/7107GK104270187SQ201410433138
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權日:2014年8月28日
【發(fā)明者】匡麟玲, 顧娜, 陸建華, 倪祖耀 申請人:清華大學