一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了卫星通信【技术领域】中的一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法及系统，方法为：在发送端，不同通信体制的信号在同一频带范围内混叠接入并发送；在接收端，基于干扰消除思想对含有两路不同通信体制的混叠信号进行分离与解调，并利用迭代结构和信号特征不断提高各路信号解调精度；系统包括两种不同通信体制信号的接入发送系统和接收解调系统。本发明实现了在有限频带范围内支持多种不同通信体制的信号混叠接入发送及解调接收的卫星通信系统及方法，具有很强的抗截获性能。
【专利说明】一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星通信【技术领域】，特别涉及一种不同通信体制信号混叠的卫星通信 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在某些特定的卫星通信系统中，存在中间站型，可以同时接收来自地面中心 站与来自用户终端的采用不同通信体制并经卫星透明转发的信号，同时地面中心站也 可以接收来自中间站与用户终端的采用不同通信体制并经卫星透明转发的信号，比如 受卫星系统设计要求的限制，来自地面中心站和中间站的信号通常采用多频时分^址 MF-TDMA(Multi-Frequency Time Division Multiple Access)通彳旨体制，来自用户终立而的 fe号通常米用码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)通信体制。并且中间站、 地面中心站和用户终端之间是合作的，即中间站可事先预知地面中心站和用户终端的载波 频率、速率、带宽等解调所需的基本参数，同时地面中心站也可以事先预知中间站与用户终 端的相关参数。传统的通信方法中，不同通信体制的信号是基于频分多址 FDMA(frecluency division multiple access)模式，即上述两种不同体制信号在频谱上完全分开、不混叠， 导致系统需要大量的带宽资源，频谱利用效率极低。
[0003] 鉴于以上所述问题，本发明在有限频带范围内实现了支持多种不同通信体制的信 号混叠接入发送及解调接收，即在同一卫星通信系统内，地面中心站到中间站的返向链路 与用户终端到中间站的返向链路可以分别采用不同的通信体制，同时，中间站到地面中心 站的返向链路与用户终端到地面中心站的返向链路也可以采用不同的通信体制，并且两路 通信体制的信号在频谱上是混叠的。中间站和地面中心站分别基于干扰消除思想对返向链 路上的频谱互相混叠的不同通信体制信号进行接收解调，并利用迭代结构和信号特征不断 提高各路信号解调精度，实现在有限频带范围内支持多种不同通信体制混叠的卫星通信系 统，从而在保证系统通信质量的前提下，有效提高频谱利用效率。并且上述通信过程均为合 作通信，对于截获方而言，由于无法预知任何一方的相关解调参数，无法将混合信号解调分 离，从而使得这种方式具有很强的抗截获性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法及系统，用 于解决卫星通信【技术领域】存在的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种不同通信体制信号混叠的卫 星通信方法，在非对称的两种通信体制信号频谱混叠的情况下，针对地面中心站到中间站 与用户终端到中间站的返向链路，以及中间站到地面中心站与用户终端到地面中心站的返 向链路，其特征是所述方法包括：
[0006] 步骤1 :产生两个不同通信体制的基带信号，将其分别射频调制到同一可用频段 范围内，形成频谱混叠的两个不同通信体制的发送信号，分别由发送端发送，标记功率谱密 度大的发送信号为信号1，功率谱密度小的发送信号为信号2,若两个信号功率谱密度相 同，则标记前一个发送信号为信号1，后一个发送信号为信号2 ;
[0007] 步骤2 :接收端接收信号，初始化迭代次数、干扰消除残留均方功率、信号延续时 间、延时时间2和重构信号2 ;
[0008] 步骤3 :接收信号延时时间2后减去重构信号2得到差值信号1，对差值信号1按 照步骤1中信号1进行解调，得到比特序列1，根据比特序列1对信号1进行参数估计，再根 据比特序列1和所述估计参数，按照步骤1中信号1的产生方法得到重构信号1，计算执行 步骤3所用时间；
[0009] 步骤4 :利用执行步骤3所用时间计算延时时间1，并将接收信号延时时间1后，减 去重构信号1，得到差值信号2 ;
[0010] 步骤5 :将差值信号2按照步骤1中信号2进行解调，得到比特序列2,根据比特序 列2对步骤1中信号2进行参数估计，再根据比特序列2和所述估计参数，按照步骤1中信 号2的产生方法得到重构信号2,计算执行步骤5所用时间；
[0011] 步骤6 :利用执行步骤3所用时间和执行步骤5所用时间计算延时时间2,利用接 收信号、重构信号1和重构信号2计算下次迭代干扰消除均方功率，判断其与本次迭代干扰 消除均方功率的大小，若大，则迭代次数加一，执行上述步骤3-6;若小，终止迭代，输出比 特序列1和比特序列2。
[0012] 所述比特序列1和比特序列2为中间站返向链路接收到的来自地面中心站和用户 终端的信号，或为地面中心站返向链路接收到的来自中间站和用户终端的信号。
[0013] 所述形成频谱混叠的两个不同通信体制的发送信号的形成条件是要满足
【权利要求】
1. 一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，在非对称的两种通信体制信号频谱混 叠的情况下，针对地面中心站到中间站与用户终端到中间站的返向链路，以及中间站到地 面中心站与用户终端到地面中心站的返向链路，其特征是所述方法包括： 步骤1 :产生两个不同通信体制的基带信号，将其分别射频调制到同一可用频段范围 内，形成频谱混叠的两个不同通信体制的发送信号，分别由发送端发送，标记功率谱密度大 的发送信号为信号1，功率谱密度小的发送信号为信号2,若两个发送信号功率谱密度相 同，则记前一个发送信号为信号1，后一个发送信号为信号2 ; 步骤2 :接收端接收信号，初始化迭代次数、干扰消除残留均方功率、信号延续时间、延 时时间2和重构信号2 ; 步骤3 :接收信号延时时间2后减去重构信号2得到差值信号1，对差值信号1按照步 骤1中信号1进行解调，得到比特序列1，根据比特序列1对信号1进行参数估计，再根据比 特序列1和所述估计参数，按照步骤1中信号1的产生方法得到重构信号1，计算执行步骤 3所用时间； 步骤4 :利用执行步骤3所用时间计算延时时间1，并将接收信号延时时间1后，减去重 构信号1，得到差值信号2; 步骤5 :将差值信号2按照步骤1中信号2进行解调，得到比特序列2,根据比特序列2 对步骤1中信号2进行参数估计，再根据比特序列2和所述估计参数，按照步骤1中信号2 的产生方法得到重构信号2,计算执行步骤5所用时间； 步骤6 :利用执行步骤3所用时间和执行步骤5所用时间计算延时时间2,利用接收信 号、重构信号1和重构信号2计算下次迭代干扰消除均方功率，判断其与本次迭代干扰消除 均方功率的大小，若大，则迭代次数加一，执行上述步骤3-6 ;若小，终止迭代，输出比特序 列1和比特序列2。
2. 根据权利要求1所述的一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述 比特序列1和比特序列2为中间站返向链路接收到的来自地面中心站和用户终端的信号， 或为地面中心站返向链路接收到的来自中间站和用户终端的信号。
3. 根据权利要求1所述的不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述形成 频谱混叠的两个不同通信体制的发送信号的形成条件是要满足-/2|<+方％I，所 述和f2分别为信号1与信号2的射频调制频点，BW1和BW2分别为信号1与信号2的带 宽。
4. 根据权利要求1所述的不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述可用 频段范围是卫星通信系统可用的Ku、Ka、S频段。
5. 根据权利要求1所述的不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述参数 估计的估计参数为幅度、频偏、相位和时延。
6. 根据权利要求1所述的不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述计算 执行步骤3所用时间T1和计算执行步骤5所用时间、通过分别统计执行步骤3、步骤5 经历的系统时钟周期数量来计算得到，处理延时=系统时钟周期X经历系统时钟周期数 量，延时时间1为延时时间1 =延时时间2+τi，延时时间2为（g-Ι) (τ1+τ2)，其中g为迭 代次数。
7. 根据权利要求1所述的不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述信号 持续时间根据接收端的数据缓存能力来确定，信号持续时间=接收端数据缓存能力+接 收信号的符号速率。
8. 根据权利要求1所述的一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法，其特征是所述 初始化干扰消除残留均方功率具体为： ^=\?Μ--? 其中，Λi为初始化干扰消除残留均方功率； T为信号持续时间；r(t)为接收信号； g为迭代次数； 所述计算下次迭代干扰消除均方功率具体为： Ag+1 = -J0Ygi^)-U^it-T2)dt 其中，Λg+1为下次迭代干扰消除均方功率； T为信号持续时间； rg(t)为接收信号r(t)延时g*(T1+T2)后的信号，即rg(t) =r(t-g*(T1+T2))j中，τi为步骤3的处理延时，τ2为步骤5的处理延时； <(/-r2)为第g次重构信号1延时τ2后的信号； 巧1V)为第g+Ι次重构信号2 ;g为迭代次数。
9. 一种实现权利要求1所述方法的不同通信体制信号混叠的卫星通信系统不同通信 体制信号混叠的卫星通信系统，其中，地面中心站、中间站和用户终端之间通过支持透明转 发的卫星建立通信链路；在非对称的两种通信体制信号频谱混叠的情况下，针对地面中心 站到中间站与用户终端到中间站的返向链路，以及中间站到地面中心站与用户终端到地面 中心站的返向链路，其特征是所述系统包括：地面中心站、中间站、用户终端、支持透明转发 的卫星； 所述地面中心站、中间站和用户终端配置有不同通信体制信号混叠接入及发送系统， 用于将不同通信体制的信号在同一频段范围内混叠接入发送，所述地面中心站和中间站采 用不同于用户终端的通信体制，在地面中心站和中间站各自的返向链路中，均出现来自对 方和用户终端的不同通信体制的信号在同一频段内混叠接入，标记功率谱密度大的发送信 号为信号1，功率谱密度小的发送信号为信号2,若两个发送信号功率谱密度相同，则记前 一个发送信号为信号1，后一个发送信号为信号2 ; 所述地面中心站和中间站配置有所述不同通信体制信号接收解调系统，用于对不同 通信体制的混叠信号进行分离与解调，包括初始化模块、时钟（延时模块）、通信体制一信 号解调模块、通信体制一信号重构模块、通信体制二信号解调模块、通信体制二信号重构模 块、迭代残留判决模块； 所述初始化模块用于初始化迭代次数、干扰消除残留均方功率、信号延续时间、延时时 间2、和重构信号2传送给迭代残留判决模块和时钟模块； 所述时钟模块用于控制信号延续时间、接收信号延时时间； 所述通信体制一信号解调模块用于将输入信号按照信号1进行解调，得到比特序列1， 并将此比特序列1传送给通信体制一信号重构模块，其中输入信号为接收信号延时时间2 后减去重构信号2的所得信号； 所述通信体制一信号重构模块用于根据比特序列1对信号1进行参数估计，再根据比 特序列1和所述估计参数得到重构信号1，并将此重构信号1传送给迭代残留判决模块； 所述通信体制二信号解调模块用于将输入信号按照信号2进行解调，得到比特序列2， 并将此比特序列2传送给通信体制二信号重构模块，其中输入信号为接收信号延时时间1 后减去重构信号1的所得信号； 所述通信体制二信号重构模块用于根据比特序列2对信号2进行参数估计，再根据比 特序列2和所述估计参数得到重构信号2,并将此重构信号2传送给迭代残留判决模块； 所述迭代残留判决模块根据接收信号、重构信号1和重构信号2计算干扰消除残留均 方功率，判断是否可以输出比特信号1和比特信号2。
【文档编号】H04B1/7107GK104270187SQ201410433138
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】匡麟玲, 顾娜, 陆建华, 倪祖耀 申请人:清华大学