一种基于双通道DA的数字多波束上变频系统及方法与流程

本发明属于通信，尤其涉及一种基于双通道da的数字多波束上变频系统及方法。

背景技术：

1、卫星通信系统是地面通信网的重要补充，在通信方面已发挥了不可替代的重要作用。在支持某些特殊场合的民用宽带移动通信方面，例如：在列车、长途汽车、飞机、轮船上，以及在执行某些特殊任务的野外通信车等场合，进行包括实时多媒体业务在内的宽带因特网应用，卫星通信也应该具有独特的优势。而随着卫星通信技术的日益成熟，频带受限的问题越来越突出，如何在有限的频带资源下合理高效的分配系统资源成为现如今急需解决的关键问题之一。具有波束空间隔离、频率复用两大特点优势的多波束卫星天线技术成为解决这些矛盾的有效途径。因此，将多波束卫星天线技术应用于卫星移动通信系统中，对于研究系统资源的动态分配算法具有重要的理论价值和现实意义。

2、多波束卫星系统可以利用多个点波束实现对整个服务区域的覆盖，类似于地面的蜂窝系统，可以有效的实现频率复用，增加系统吞吐量；通过对波束指向的灵活调整，还可以根据需要进行波束重构，提升系统的灵活性。利用多波束技术，卫星系统只需使用几个固定频点的波束就能实现整个服务区域的通信。发射数字多波束形成，首先以数字方式生成固定个波束的基带信号，经过数模转换后上变频为中频信号，再经过混频，变为射频上几个固定频点的发射信号，卫星系统此时只需调整波束指向即可实现地面站与卫星的通信。本发明中数字多波束上变频为基带信号变为射频信号的过程为模拟多波束卫星系统。

3、传统的数字多波束上变频依赖发射通道数，即每个波束对应一个发射通道。因此，若使用传统的多波束上变频方法，当卫星系统使用的波束数目逐渐增加时，发射通道数也逐渐增加，会消耗大量的数模转换芯片资源，同时运算量也会不断增大。每个波束对应一个频点，则传统的数字多波束上变频中一个发射通道中只有一个固定频点，发射通道的频点单一，不灵活。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种基于双通道da的数字多波束上变频系统及方法，通过本发明数字多波束上变频系统和/或数字多波束上变频系统方法，解决了现有使用传统的数字多波束上变频资源消耗多、计算量大和发射频点单一的问题。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种基于双通道da的数字多波束上变频系统，所述数字多波束上变频系统包括：上位机、载波生成模块、多波束数字变频模块、多波束合路模块和da模块；

4、所述上位机被配置为完成数字变频频率和增益数据的下发；

5、所述载波生成模块被配置为基于上位机下发的数字变频频率，生成相应载波信号；

6、所述多波束数字变频模块被配置为将读入的基带波束信号上变频到载波生成模块产生的载波信号上，得到若干路i路波束信号和q路波束信号，实现第一次上变频；

7、所述多波束合路模块被配置为将多波束数字变频模块得到的若干路i路波束信号和q路波束信号分别乘以上位机下发的波束增益，然后再进行合路，产生合路信号，最终输出1路i信号和1路q信号；

8、所述da模块中两个发射通道基于生成的两个固定发射频点，完成多波束合路模块的输出信号的上变频处理，生成多波束射频信号，实现第二次上变频。

9、根据一个优选的实施方式，所述载波生成模块通过查表法完成载波信号生成；

10、上位机下发n个数字变频频率f1,f2,……,fn，载波生成模块输出n个相互独立的载波信号，n个频点差值的取值范围为-15mhz～15mhz。

11、根据一个优选的实施方式，若上位机下发数字变频频率为f1，通过查表法完成载波信号生成具体包括：

12、假设一个正弦波周期有a个采样点，采样时钟为fclk，则查表的步进值为按照步进值读取正弦波的样点数据即可生成频率为f1的载波信号。

13、根据一个优选的实施方式，所述多波束数字变频模块按照如下方法实现数据的第一次上变频：

14、将读入的n个基带信号分别与对应的数字变频频率做数字变频，则多波束数字变频模块输出n个频率为f1,f2,……,fn的i路信号i1,i2,…,in和n个q路信号q1,q2,…,qn。

15、根据一个优选的实施方式，第一次上变频过程具体包括：

16、假定数字变频前的基带信号分别为i1，q1，数字变频频率为f1，则数字变频后的iq信号分别为：

17、i路信号：i1cos(2πf1t)-q1sin(2πf1t)；q路信号：i1sin(2πf1t)+q1cos(2πf1t)，t表示：信号时间。

18、根据一个优选的实施方式，所述多波束合路模块将将多波束数字变频模块得到的n路i路波束信号和q路波束信号分别乘以上位机下发的波束增益g1，g2，...，gn，然后再进行合路，最终产生1路合路信号；

19、则合路后的iq信号分别为：

20、i路信号：g1×i1+g2×i2+g3×i3+…+gn×in

21、q路信号：g1×q1+g2×q2+g3×q3+…+gn×qn。

22、根据一个优选的实施方式，所述da模型按如下方法进行数据第二次上变频，包括：

23、配置双通道da模块的寄存器，生成2个固定发射频点，假设2个频点值分为f1、f2；

24、然后，双通道da模块的发射通道接收多波束合路模块的输出信号，假设多波束数字变频模块输出的n个波束频率分别为f1，f2，......，fn，则da模块两个发射通道输出的射频信号频率分别为(f1+f1，f1+f2，......，f1+fn)和(f2+f1，f2+f2，......，f2+fn)。

25、另一方面，本发明还公开了：

26、一种基于双通道da的数字多波束上变频方法，所述数字多波束上变频方法包括：

27、步骤一：配置双通道da模块的2个固定发射频点值，假设2个频点值分为f1、f2，完成发射通道频点配置后进入步骤二；

28、步骤二：获取上位机下发的n个数字变频频率，假设n个数字变频频率为f1，f2，......，fn，使用查表法生成频点为f1，f2，......，fn的n个载波信号，进入步骤三；

29、步骤三：获取n个基带信号，n个基带波束信号经过多波束数字变频模块后，生成n个频率f1，f2，......，fn的i路信号i1，i2，...，in和n个q路信号q1，q2，...，qn，进入步骤四；

30、步骤四：获取上位机下发的波束增益，将多波束数字变频模块得到的n路i、q波束信号分别乘以上位机下发的n个波束增益g1，g2，...，gn，然后再进行合路，最终产生1路合路信号，1路i信号和1路q信号，完成多波束合路，进入步骤五；

31、步骤五：将多波束合路模块输出的1路合路信号发送到da模块的两个发射通道做第二次上变频，得到最终多波束上变频后的射频信号。

32、根据一个优选的实施方式，所述数字多波束上变频方法还包括：

33、步骤六：检测da模块固定频点值是否发生改变，如果发生改变则进入步骤一，如果未发生改变则进入步骤七。

34、根据一个优选的实施方式，所述数字多波束上变频方法还包括：

35、步骤七：检测上位机下发数字变频频率是否需要更新，如果需要更新则进入步骤二，如果不需要更新则进入步骤三。

36、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

37、本发明的有益效果：

38、统的数字多波束上变频采用一次上变频实现多波束上变频，首先配置da发射通道的频点，将n个波束对应的n个数字变频频率(f1+f1,f1+f2,……,f1+fn)分别配置给n个对应发射通道，数模转换生成n个频点的载波，然后获取n个基带信号数据，将n个波束基带数据直接上变频到n个载波上去，完成n个波束上变频。若要改变波束频点，则需要重新配置对应的da芯片。

39、本发明通过使用连续两次上变频的方法，只需使用一个双通道da实现多波束上变频，假设传统方法使用的是双通道da芯片，则需要n/2个da芯片，而本发明仅需要1个da芯片，可节约n/2-1个da芯片，n越大，可节约的da芯片资源越多，且da芯片会焊接在硬件电路板中，da芯片越少，可节约电路板的空间。本发明通过上位机下发波束数字变频频率和软件配置da的固定发射频点来改变多波束的发射频点，假设需要改变n个波束频点，本发明只需要重新配置一个da芯片就可以同时修改n个波束的发射频点，而传统方法则需要重新配置n/2个da芯片，可以减小运算量，且本发明更具有灵活性，实现起来更加方便。