数字波束成形信号处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及数字波束成形信号处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]有源相控阵列因为其具有体积小，质量轻，损耗低，易实现多波束，并可以灵活快速改变天线波束指向和波束覆盖形状等优点，故在近十年来相控阵天线技术成为通信卫星有效载荷中发展很快的一项关键技术。
[0003]传统的采用射频移相网络实现的有源相控阵技术调试复杂繁琐，对系统运行的外在环境有较为严格的要求。波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，很难得到有效的抑制。
[0004]对于相关技术中存在的上述问题，目前还没有提出合理的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明提供了数字波束成形的信号处理方法及装置，以至少解决相关技术中波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，旁瓣很难得到有效的抑制的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理装置，包括:基带处理芯片，用于合成待发射的基带信号以及对接收到的基带信号进行解码；依次连接的多个芯片，所述多个芯片与所述基带处理芯片连接，用于实现数字基带波束成形，其中，所述多个芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个芯片中的单个芯片用于处理预定数量的阵元。
[0007]优选地，所述多个芯片通过发射总线连接，所述发射总线用于发射所述多个芯片的信号；对于接收信号所述多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成。
[0008]优选地，所述多个芯片通过片间级联逐级传递下去，通过流水方式以及时钟的复用，在一个信号周期内完成所有波束的合成。
[0009]优选地，通过增加缓存使所述多个芯片接收时序达到一致。
[0010]优选地，所述多个芯片用于根据波束成形的加权值实现所述数字基带波束成形。
[0011]优选地，所述加权值通过与所述芯片连接的总线进行加载。
[0012]优选地，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0013]优选地，所述装置还包括:时钟计数器，用于控制校准通道的切换，其中，所述校准通道使用周期单音信号作为校准信号；所述基带处理器，还用于计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0014]优选地，所述基带处理器，还用于随机设定发射参考通道以及接收参考通道。
[0015]优选地，所述装置用于以下至少之一的设计:低轨、高轨、中轨和椭圆轨道的通信卫星设计。
[0016]根据本发明的另一个方面，还提供了一种信号处理方法，包括:通过依次连接的多个芯片接收或者发送信号，其中，所述多个芯片与所述基带处理芯片连接，用于实现数字基带波束成形，所述多个芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个芯片中的单个芯片用于处理预定数量的阵元；通过基带处理芯片将合成的待发射的基带信号通过所述多个芯片进行发送，以及对通过所述多个芯片接收到的基带信号进行解码。
[0017]优选地，通过依次连接的多个芯片接收或者发送信号包括:通过所述多个芯片通过发射总线连接，所述发射总线用于发射所述多个芯片的信号；对于接收信号所述多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成。
[0018]优选地，所述多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成包括:所述多个芯片通过片间级联逐级传递下去，通过流水方式以及时钟的复用，在一个信号周期内完成所有波束的合成。
[0019]优选地，通过增加缓存使所述多个芯片接收时序达到一致。
[0020]优选地，所述多个芯片用于根据波束成形的加权值实现所述数字基带波束成形。
[0021]优选地，加权值通过与所述芯片连接的总线进行加载。
[0022]优选地，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0023]优选地，切换到控制校准通道进行校正，其中，所述校准通道使用周期单音信号作为校准信号；根据校正计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0024]优选地，所述方法还包括:随机设定发射参考通道以及接收参考通道。
[0025]优选地，所述方法用于以下至少之一的设计:低轨、高轨、中轨和椭圆轨道的通信卫星设计。
[0026]通过本发明，解决了相关技术中波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，很难得到有效的抑制的问题。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是根据本发明实施例的信号处理装置的示意图；
[0029]图2是根据本发明实施例的信号处理方法的示意图；
[0030]图3是根据本发明实施例的单片管脚接口示意图；
[0031]图4是根据本发明实施例的校准方案时钟控制示意图一；
[0032]图5是根据本发明实施例的校准方案时钟控制示意图二 ；
[0033]图6根据本发明实施例的单片内发射结构框图；
[0034]图7根据本发明实施例的发射滤波模块框图；
[0035]图8根据本发明实施例的单片内接收结构框图；
[0036]图9根据本发明实施例的接收滤波模块框图；
[0037]图10根据本发明实施例的级联构架示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]在本实施例中，提供了一种信号处理装置，图1是根据本发明实施例的信号处理装置的示意图，如图1所示，该装置包括:
[0040]基带处理芯片，用于合成待发射的基带信号以及对接收到的基带信号进行解码；
[0041]依次连接的多个芯片，该多个芯片与该基带处理芯片连接，用于实现数字基带波束成形，其中，该多个芯片中的每个芯片的类型均相同，该多个芯片中的单个芯片用于处理预定数量的阵元。
[0042]通过上述装置，采用了多个芯片，从而可以根据实际的需要来确定芯片的数量，从而实现灵活的配置。
[0043]优选地，该多个芯片通过发射总线连接，该发射总线用于发射该多个芯片的信号；对于接收信号该多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成。
[0044]优选地，该多个芯片通过片间级联逐级传递下去，通过流水方式以及时钟的复用，在一个信号周期内完成所有波束的合成。更优地，接收级联的时序问题可以通过增加缓存使所有芯片达到一致。
[0045]优选地，该多个芯片用于根据波束成形的加权值实现该数字基带波束成形。作为另外一个优选实施例，加权值可以通过与该芯片连接的总线进行加载。更优地，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0046]优选地，上述装置还可以包括:时钟计数器，用于控制校准通道的切换，其中，该校准通道使用周期单音信号作为校准信号；该基带处理器，还用于计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0047]优选地，基带处理器还可以用于随机设定发射参考通道以及接收参考通道，这样的处理可以分担某一通道发生问题的风险。
[0048]上述实施例中的装置的设计环境可以是通信卫星设计，包括低轨、高轨、中轨和椭圆轨道中的至少之一的通信卫星设计。
[0049]在本实施例中，还提供了一种信号处理方法，图2是根据本发明实施例的信号处理方法的示意图，如图2所示，该流程包括如下步骤:
[0050]步骤S201，通过依次连接的多个芯片接收或者发送信号，其中，该多个芯片与该基带处理芯片连接，用于实现数字基带波束成形，该多个芯片中的每个芯片的类型均相同，该多个芯片中的单个芯片用于处理预定数量的阵元；
[0051]步骤S202，通过基带处理芯片将合成的待发射的基带信号通过该多个芯片进行发送，以及对通过该多个芯片接收到的基带信号进行解码。
[0052]优选地，通过依次连接的多个芯片接收或者发送信号包括:通过该多个芯片通过发射总线连接，该发射总线用于发射该多个芯片的信号；对于接收信号该多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成。
[0053]优选地，该多个芯片通过片间级联逐级传递下去，在传递过程中进行波束合成包括:该多个芯片通过片间级联逐级传递下去，通过流水方式以及时钟的复用，在一个信号周期内完成所有波束的合成。
[0054]优选地，可以通过增加缓存使所述多个芯片接收时序达到一致。
[0055]优选地，该多个芯片用于根据波束成形的加权值实现该数字基带波束成形。在一个优选实施例中，加权值可以通过与该芯片连接的总线进行加载。更优地，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0056]优选地，切换到控制校准通道进行校正，其中，该校准通道使用周期单音信号作为校准信号；根据校正计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0057]更优地，还可以随机设定发射参考通道以及接收参考通道。
[0058]上述实施例中的方法的设计环境可以是通信卫星设计，包括低轨、高轨、中轨和椭圆轨道中的至少之一的通信卫星设计。
[0059]下面结合优选实施例进行说明。
[0060]随着微波单片集成电路(MMIC)技术和阵列信号处理技术的发展，数字基带波束成形(DBF)容易实现多波束，低旁瓣，和自适应波束重构。在工程实现上，与射频移相网络相t匕，具有体积小、重量轻、功耗低等特点，正逐渐取代传统的射频移相网络波束成形实现技术。在本优选实施例中，根据DBF技术，针对星载有源相控阵列的信号处理所设计的星载DBF信号处理专用芯片。该设计能够满足不同阵元规模、不同应用场景的航天级基带空域处理专用芯片，利用此专用芯片可以采用DBF技术实现星上有源相控阵列天线。
[0061]由于航天级芯片要