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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十四研究所

摘要：本发明公开了一种接收端、发射端数字信道化波束成形装置、系统和方法，属于卫星通信技术领域。本发明以快速傅立叶变换处理为核心，充分考虑了电路交换需求，将用户载波信道化与数字波束成形一体化设计，能够高效分离空域多波束、频率域用户子带信号，具有灵活的“空频”资源处理机制，可为用户信号任意跨波束、跨频带的灵活互换奠定基础，满足卫星处理载荷柔性的发展需求。

主权项：1.一种数字信道化波束成形系统，其特征在于，包括接收端数字信道化波束成形装置和发射端数字信道化波束成形装置，接收端装置将波束成形后的信号经空频交换后，送到发射端装置；所述接收端数字信道化波束成形装置包括FFT处理模块和接收DBF处理模块；其中，FFT处理模块接收由馈源接收的阵列信号，完成星上FFT处理，然后送入接收DBF处理模块；接收DBF处理模块对输入信号进行多波束成形，得到可用于“空频”交换的各波束不同用户子带信号；所述发射端数字信道化波束成形装置包括发射DBF处理模块和IFFT处理模块；其中，发射DBF处理模块接收用户子带信号，完成用户子带拼接和发射波束形成，然后送入IFFT处理模块；IFFT处理模块对输入信号进行IFFT处理，然后发送至馈源；所述接收端数字信道化波束成形装置进行数字多波束成形，实现接收端的空域波束信号和频率域用户子带信号拆分，包括以下步骤：步骤1，FFT处理：从馈源接收的Q个宽带时域信号yql＝yqlΔT,q＝1,2…Q，l＝1,2,3…，包含了频分和空分复用的多个波束信号，每个波束包含频分复用的多个用户子带信号，其中带宽为W，采样频率fsW，采样间隔假设最小交换载波宽度为Δf，系统全频带FFT的点数为M，则M的选择满足FFT子载波间隔假设后续步骤中的频域滤波阶数为L，采用重叠保留法或重叠相加时域截取法对时域采样序列yql进行分段；对时域截取的每段信号分别做M点的FFT： 其中，WM＝e-j2πM；然后，按照波束频率复用规则把Q个馈源全频带频域信号xqm划分成多个波束频域信号；步骤2，接收DBF处理：假设一共N个波束，通过波束成形恢复出N个波束的信号： 其中，Vn，n＝1…N表示与第n个波束相关联的馈源和子载波集合，ωqn是第n个波束第q个馈源的波束成形系数；按照用户频率复用规则，根据每个用户占用的子带对子载波进行分组、频域滤波，得到每个波束中每个用户的频域信号：dnm＝Humrnm,m∈Uu其中，Uu表示第u个用户子带的子载波集合，Hum是第u个用户在第m个子载波的频域滤波系数；其中，采用重叠保留法对时域采样序列yql进行分段的具体方式为，每段样点长M，且各相邻段之间重叠L-1个采样点，得到每段信号采用重叠相加时域截取法对时域采样序列yql进行分段的具体方式为，将输入信号分成不重叠的段，每段的长度为M-L+1个样点，然后通过在每段段首添加L-1个零的方法将每段的长度扩充到M，得到每段信号所述发射端数字信道化波束成形装置进行以IFFT处理为基础的数字多波束成形，实现发射端的用户子带信号拼接和空域多波束信号成形，包括以下步骤：步骤1，发射DBF处理：经过空频交换后的用户子带信号，按照用户转发的空间和频率复用规则，重新把同一个波束不同用户子带的信号拼接在一起；然后，由发射多波束成形，形成多通道发送数据；每个波束的信号由多个馈源发送，其中由第q个馈源发送的信号为：xqnm＝μqndnm,q,m∈Vn其中，Vn表示与第n个波束相关联的馈源和子载波集合，μqn是第n个波束第q个馈源的波束成形系数；步骤2，IFFT处理：按照波束频率复用规则把同一个馈源需要发送的相同频率的信号相互叠加、把不同频带的信号拼接在一起： 其中，Zqm表示与第q个馈源第m个子载波相关联的波束集合；然后，每个通道进行M点频带IFFT，将全频带信号变成时域信号： 在时域，采用重叠保留法或重叠相加时域拼接法把各段时域数据拼接连起来，发送到馈源；其中，采用重叠保留法把各段时域数据拼接连起来的具体方式为，丢弃IFFT输出的宽带信号前L-1个时域数据并相加求和，得到对应位置的样值；采用重叠相加时域拼接法把各段时域数据拼接连起来的具体方式为，将IFFT各相邻段重叠L-1个样点并相加求和，得到对应位置的样值。

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