專利名稱：兼有多址復(fù)用方式的交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)一種兼有多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換的交換機(jī)，屬于電信技術(shù)。
背景技術(shù)：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《程控交換技術(shù)》((荷)胡宏基著；楊再同編譯，人民郵電出版社)、《現(xiàn)代電信交換》(陳錫生、糜正琨編著，北京郵電大學(xué)出版社)所述的電路交換技術(shù)和《星上多載波QPSK數(shù)字化解調(diào)關(guān)鍵技術(shù)研究》(西安電子科技大學(xué)博士論文，2000年，作者周德鎖，導(dǎo)師易克初)所述的星上FDMA/TDM(即頻分多址/時(shí)分復(fù)用)多址/復(fù)用方式轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以構(gòu)成一種具有FDMA/TDM多址/復(fù)用方式轉(zhuǎn)換的干線交換機(jī)，這種交換機(jī)用于在星上或無(wú)線基站中實(shí)現(xiàn)N條上行信道和N條下行信道之間的交換連接，在參考文獻(xiàn)“Circuit-switch architecture for a 30/20-GHzFDMA/TDM geo-stationary satellite communications network Ivancic”(William D.AuthorAffiliationNASA Lewis Research Cent SourceNASA Technical Memorandum n 105302 Mar 1992p 12 0499-9320)中，美國(guó)宇航局(NASA)提出過(guò)這種交換機(jī)結(jié)構(gòu)。這里的FDMA即頻分多址，它是Frequency Division Multiple Access的縮寫；TDM即時(shí)分復(fù)用，它是Time Division Multiplexing的縮寫。設(shè)每條上行信道以FDMA方式傳輸M個(gè)連續(xù)信號(hào)，每條下行信道以TDM方式傳輸M個(gè)連續(xù)信號(hào)。先采用頻分分接器將每路上行信號(hào)進(jìn)行頻分分路得到M個(gè)帶限信號(hào)，N個(gè)信道總共得到NM個(gè)信號(hào)，緊接著將它們分別送到相應(yīng)的數(shù)字解調(diào)器轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，這里的數(shù)字解調(diào)器也就是權(quán)利要求書中所說(shuō)的一種基帶數(shù)字信息提取單元。然后送到電路交換網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)信令所提供的源地址和目標(biāo)地址進(jìn)行NM×NM的交換，產(chǎn)生新的N組數(shù)據(jù)信號(hào)，再分別送到相應(yīng)的時(shí)分復(fù)接器形成N個(gè)數(shù)據(jù)比特流，最后分別送到相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制器轉(zhuǎn)化為連續(xù)信號(hào)，輸出到相應(yīng)的下行信道進(jìn)行傳輸。
這種已有技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有1)在星上進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，使信號(hào)再生而將上下鏈路分離，能克服上下鏈路的噪聲累積現(xiàn)象；2)上行采用FDMA接入，與TDMA接入相比不僅免去了復(fù)雜的同步系統(tǒng)，而且能簡(jiǎn)化小站設(shè)備；3)下行采用時(shí)分復(fù)用方式傳輸，與FDM(頻分復(fù)用)方式相比并不增加小站接收部分的復(fù)雜度，但卻能有效克服下行發(fā)射功放非線性引起的多載波互調(diào)失真等問(wèn)題。
這種已有技術(shù)的的主要缺點(diǎn)和問(wèn)題有1)在將上行信號(hào)頻分分路得到的NM個(gè)帶限數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)采用數(shù)字解調(diào)器，這使它的設(shè)備復(fù)雜度、功耗和制造成本都很高，不符合星上設(shè)備的要求；2)這種基于數(shù)字調(diào)制解調(diào)的交換機(jī)，使各信道所能傳輸?shù)男盘?hào)類型受到嚴(yán)格的限制，從而限制了其應(yīng)用的靈活性和廣泛性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)《帶限信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法》(中國(guó)發(fā)明專利98112846.7，1999年6月公布，發(fā)明人易克初)，可以對(duì)多路頻帶有限的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)接，完成此功能的設(shè)備成為連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器，它是本發(fā)明中的重要組成部分。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的目的是提供一種兼有多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換功能的干線交換機(jī)結(jié)構(gòu)，解決上面所說(shuō)的兼有FDMA/TDM多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換功能的交換機(jī)存在的問(wèn)題，即因?yàn)榛跀?shù)字調(diào)制解調(diào)，因而導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜度、功耗和制造成本太高和各信道所能傳輸?shù)男盘?hào)類型受到嚴(yán)格的限制等缺點(diǎn)。
一種兼有FDMA/TDM多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換功能的N×N干線交換機(jī)，設(shè)共有N條上行信道和N條下行信道，每條上行信道以FDMA方式傳輸M個(gè)等帶寬的帶限連續(xù)信號(hào)，每條下行信道則是以連續(xù)波時(shí)分復(fù)用方式傳輸M路信號(hào)。本發(fā)明提出的交換機(jī)的結(jié)構(gòu)包括有N個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元、N個(gè)頻分分接器、一個(gè)NM×NM的電路交換網(wǎng)絡(luò)、N個(gè)數(shù)字信號(hào)緩存器和N個(gè)連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器。
其工作過(guò)程是先采用N個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元，分別將N個(gè)上行信道來(lái)的中頻信號(hào)進(jìn)行下變頻、防混疊濾波，并用A/D變換以奈奎斯特采樣率將它們轉(zhuǎn)換為N個(gè)數(shù)字信號(hào)，然后將每個(gè)復(fù)信號(hào)送到相應(yīng)的頻分分接器進(jìn)行頻分分路，各得到M個(gè)帶限(即頻帶有限)的復(fù)數(shù)字信號(hào)，總共得到NM個(gè)復(fù)信號(hào)。由于頻分分路后得到的各路信號(hào)的頻帶降低了M倍，因此可采用M∶1的下采樣，降低其采樣率即可，得到的仍然是帶限復(fù)數(shù)字信號(hào)，這就是權(quán)利要求書中所說(shuō)提取基帶數(shù)字信息的含義，由于這種下采樣操作實(shí)際上是在頻分分路器中順便完成的，因此附圖中沒(méi)有給出NM個(gè)基帶數(shù)字信息提取單元。然后將這NM個(gè)復(fù)信號(hào)直接送到電路交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換，即按照信令提供的源地址和目標(biāo)地址進(jìn)行NM×NM的交叉連接，形成新的N組信號(hào)并分別存于相應(yīng)的緩存器中，這里的每組信號(hào)包括M個(gè)帶限的復(fù)數(shù)字信號(hào)。然后采用連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器將各個(gè)緩存器中的M個(gè)信號(hào)分別復(fù)接為一個(gè)新的復(fù)數(shù)字信號(hào)，最后采用這種復(fù)接器中的D/A變換器和低通平滑濾波器各轉(zhuǎn)換為一對(duì)連續(xù)信號(hào)，并分別送到相應(yīng)的下行信道進(jìn)行正交上變頻和傳輸。本發(fā)明的特征在于1)頻分分接器輸出的每組M個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)，只通過(guò)下采樣降低采樣率后就直接送到電路交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行NM×NM的電路交換，而不是象已有技術(shù)那樣需要用NM個(gè)數(shù)字解調(diào)器分別解出其數(shù)據(jù)比特流再進(jìn)行交換。這就是說(shuō)，權(quán)利要求書中所說(shuō)提取基帶數(shù)字信息，在這里只是進(jìn)行下采樣以降低采樣率，而不是數(shù)字解調(diào)譯碼。由于這種帶限數(shù)字信號(hào)下采樣操作實(shí)際上是在頻分分路器中順便完成的，因此附圖中沒(méi)有給出NM個(gè)基帶數(shù)字信息提取單元。
2)經(jīng)NM×NM電路交換后產(chǎn)生并分別存于緩存器的N組復(fù)信號(hào)，直接送到連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器進(jìn)行復(fù)接，并采用該復(fù)接器中的D/A變換器和低通平滑濾波器轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號(hào)，而不是象已有技術(shù)那樣，需要用常規(guī)的時(shí)分復(fù)接器將每組的M個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)復(fù)接為一個(gè)信號(hào)，再用數(shù)字調(diào)制器轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號(hào)進(jìn)行傳輸。
3)上面所說(shuō)的每條上行信道以頻分多路形式傳輸M個(gè)帶限連續(xù)信號(hào)，可以采用任何形式的帶限連續(xù)信號(hào)，包括數(shù)字調(diào)制信號(hào)、擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)或其它形式的帶限連續(xù)信號(hào)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果主要有1)它的N個(gè)上行信道是以頻分多址方式接入的，這就能使各個(gè)小站(或手機(jī))以及整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化設(shè)備，降低成本；2)它的N個(gè)下行信道傳輸采用連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)用形式進(jìn)行傳輸，這不僅能克服轉(zhuǎn)發(fā)器功放非線性引起的各種問(wèn)題，而且便于接收端進(jìn)行時(shí)分分接，接收設(shè)備比較簡(jiǎn)單；3)按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的N×N的干線交換機(jī)，本質(zhì)上能夠建立NM條“透明”連續(xù)信道，這些信道是可以根據(jù)信令進(jìn)行按需分配的，每條信道傳輸?shù)男畔?nèi)容、調(diào)制方式?jīng)]有任何限制，這就為構(gòu)成各種各樣的網(wǎng)狀通信網(wǎng)提供了極大的靈活性，適于星上、無(wú)線基站或關(guān)口站作為干線交換應(yīng)用。


圖1是一種兼有FDMA/TDM轉(zhuǎn)換的N×N干線交換機(jī)的方框圖。它包括N個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元、N個(gè)頻分分接器、一個(gè)NM×NM的電路交換網(wǎng)絡(luò)、N個(gè)緩存器、N個(gè)連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器，這些單元的連接關(guān)系已在圖中標(biāo)出。
這些方框的內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如下每個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元由一個(gè)下變頻器、一個(gè)防混疊濾波和一個(gè)A/D變換器構(gòu)成；每個(gè)緩存器用于緩存M個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)的一段數(shù)據(jù)，段長(zhǎng)一般取128至256個(gè)樣點(diǎn)；每個(gè)連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器由一對(duì)帶限數(shù)字信號(hào)復(fù)接單元、一對(duì)D/A變換器和一對(duì)低通平滑濾波器構(gòu)成，分別對(duì)信號(hào)的實(shí)部與虛部進(jìn)行處理。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.一個(gè)兼有FDMA/TDM轉(zhuǎn)換的星上16×16的波束交換設(shè)備(即N＝16)，用于進(jìn)行16個(gè)波束衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器通信平臺(tái)的波束交換，每個(gè)波束的轉(zhuǎn)發(fā)器的上行/下行信道帶寬都為36MHz，上行以FDMA方式傳輸32路等帶寬的連續(xù)信號(hào)(即M＝32)，下行信道以連續(xù)波時(shí)分復(fù)用方式傳輸32路同樣帶寬的信號(hào)。那么，這一設(shè)備由以下單元構(gòu)成16個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元、16個(gè)頻分分接器、一個(gè)512×512的電路交換網(wǎng)絡(luò)、16個(gè)緩存器、16個(gè)連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器。
其中的每個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元由一個(gè)下變頻器、一個(gè)防混疊濾波和一個(gè)A/D變換器構(gòu)成，其采樣率取為72兆樣點(diǎn)/秒，量化精度為12比特；其中的每個(gè)緩存器用于緩存32個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)的一段數(shù)據(jù)，段長(zhǎng)128樣點(diǎn)；其中的每個(gè)連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器由一對(duì)帶限數(shù)字信號(hào)復(fù)接單元、一對(duì)D/A變換器和一對(duì)低通平滑濾波器構(gòu)成。每對(duì)帶限數(shù)字信號(hào)復(fù)接單元用于對(duì)32個(gè)復(fù)信號(hào)的實(shí)部和虛部分別進(jìn)行復(fù)接處理，復(fù)接方法參見(jiàn)發(fā)明專利《帶限信號(hào)時(shí)分復(fù)接傳輸方法》。
其工作原理是先采用16個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元，將各上行波束的信號(hào)分別搬移到基帶，進(jìn)行低通濾波、A/D變換，各產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號(hào)，然后各用一個(gè)移相陣列FFT頻分分接器進(jìn)行頻分分路，得到32個(gè)帶限的復(fù)數(shù)字信號(hào)，16個(gè)信道總共得到512個(gè)帶限的復(fù)數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將這512個(gè)信號(hào)送至電路交換網(wǎng)絡(luò)，按照信令提供的源地址和目標(biāo)地址進(jìn)行512×512交換，形成新的16組復(fù)數(shù)字信號(hào)分別存于相應(yīng)的緩存器中，每組包括32個(gè)帶限復(fù)數(shù)字信號(hào)。再采用連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器將各個(gè)緩存器中的32個(gè)信號(hào)分別復(fù)接為一個(gè)新的數(shù)字信號(hào)，最后采用D/A變換器和低通平滑濾波器轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號(hào)，送到相應(yīng)的下行波束信道進(jìn)行傳輸。
這種星上交換機(jī)與已有技術(shù)相比，省去了512個(gè)數(shù)字解調(diào)器和譯碼器，省去了32個(gè)數(shù)字調(diào)制器，而只增加了16個(gè)D/A變換器，設(shè)備復(fù)雜度、功耗、成本都大大降低，而且能提供512條連續(xù)信道，組網(wǎng)和應(yīng)用都非常靈活。
實(shí)施例2.一個(gè)兼有FDMA/TDM轉(zhuǎn)換的星上交換設(shè)備，用于對(duì)多種不同帶寬轉(zhuǎn)發(fā)器之間進(jìn)行交換，例如對(duì)4個(gè)36MHz帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)器和4個(gè)72MHz帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行8×8的干線交換。每個(gè)36MHz帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)器，上行以FDMA方式傳輸16路等帶寬的連續(xù)信號(hào)，下行信道以連續(xù)波時(shí)分復(fù)用方式傳輸16路同樣帶寬的信號(hào)。每個(gè)72MHz帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)器，上行以FDMA方式傳輸32路等帶寬的連續(xù)信號(hào)，下行信道以連續(xù)波時(shí)分復(fù)用方式傳輸32路同樣帶寬的信號(hào)。那么，這種星上交換設(shè)備由以下單元構(gòu)成4個(gè)36MHz帶寬的帶限信號(hào)數(shù)字化單元、4個(gè)72MHz帶寬的帶限信號(hào)數(shù)字化單元、4個(gè)16路的頻分分接器、4個(gè)32路的頻分分接器、一個(gè)192×192的電路交換網(wǎng)絡(luò)、8個(gè)緩存器、4個(gè)16路的連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器、4個(gè)32路的連續(xù)波時(shí)分多路復(fù)接器。
其中的每個(gè)36MHz帶寬的帶限信號(hào)數(shù)字化單元中A/D變換器，采樣率取為72兆樣點(diǎn)/秒，量化精度為12比特，而72MHz帶寬的帶限信號(hào)數(shù)字化單元的A/D變換器，其采樣率取為144兆樣點(diǎn)/秒，量化精度為12比特；其中的4個(gè)緩存器每個(gè)緩存16個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)的一段數(shù)據(jù)，另外4個(gè)緩存器每個(gè)緩存32個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)的一段數(shù)據(jù)，段長(zhǎng)都取128樣點(diǎn)；其工作原理與實(shí)施方式1相同。
權(quán)利要求
1.一種兼有多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換的交換機(jī)，其輸入端和輸出端分別與N條上行信道和N條下行信道相連，每條信道各傳輸M個(gè)連續(xù)信號(hào)，上行以頻分多址方式傳輸，下行以時(shí)分復(fù)用方式傳輸，它的結(jié)構(gòu)包括有N個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元、N個(gè)頻分分接器、NM個(gè)基帶數(shù)字信息提取單元、一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)、N個(gè)數(shù)字信號(hào)緩存器和N個(gè)時(shí)分復(fù)接和數(shù)字信號(hào)連續(xù)化單元；各條上行信道中的頻分多路信號(hào)送到相應(yīng)的帶限信號(hào)數(shù)字化單元進(jìn)行數(shù)字化，再由頻分分接器進(jìn)行頻分分路，總共得到NM個(gè)復(fù)數(shù)字信號(hào)，分別送到相應(yīng)的基帶數(shù)字信息提取單元提取數(shù)字信息，然后送到電路交換網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)信令進(jìn)行NM×NM的電路交換，重新構(gòu)成N組數(shù)字信號(hào)存于緩存器中，接著送到時(shí)分復(fù)接和數(shù)字信號(hào)連續(xù)化單元，將每組的M個(gè)數(shù)字信號(hào)復(fù)接為一個(gè)信號(hào)并轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號(hào)，送到相應(yīng)的下行信道傳輸，本發(fā)明的特征在于a.上述基帶數(shù)字信息提取單元，采用帶限數(shù)字信號(hào)下采樣操作實(shí)現(xiàn)，它所得到的數(shù)字信息仍然是頻帶有限的復(fù)數(shù)字信號(hào)，然后直接送到電路換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電路交換；b.上述時(shí)分復(fù)接和數(shù)字信號(hào)連續(xù)化單元采用連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器實(shí)現(xiàn)，其中時(shí)分復(fù)接采用帶限信號(hào)時(shí)分復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)連續(xù)化通過(guò)D/A變換器和低通平滑濾波器實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的每條上行信道以頻分多路形式傳輸M個(gè)帶限連續(xù)信號(hào)，采用任一形式的數(shù)字調(diào)制信號(hào)、擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)或其它各種形式的帶限連續(xù)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼有多址復(fù)用方式轉(zhuǎn)換的交換機(jī),屬于電信技術(shù)。用于星上或無(wú)線基站中干線交換,解決這類交換機(jī)因依賴數(shù)字調(diào)制/解調(diào)而引起設(shè)備復(fù)雜度太高和信道可傳輸信號(hào)類型受限的問(wèn)題。其輸入端和輸出端分別與N條上行信道和N條下行信道相連,每條信道各傳輸M個(gè)連續(xù)信號(hào),上行以頻分多址方式傳輸,下行以連續(xù)波時(shí)分復(fù)用方式傳輸,其結(jié)構(gòu)包括N個(gè)帶限信號(hào)數(shù)字化單元、N個(gè)頻分分接器、一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)、N個(gè)緩存器和N個(gè)連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器。其工作過(guò)程是:先將上行信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字化、頻分分路,共得到NM個(gè)數(shù)字信號(hào),然后根據(jù)信令進(jìn)行NM×NM的電路交換重新構(gòu)成N組數(shù)字信號(hào),再用連續(xù)波時(shí)分復(fù)接器將每組的M個(gè)信號(hào)復(fù)接為一個(gè)連續(xù)信號(hào)傳輸。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK1344123SQ0113176
公開(kāi)日2002年4月10日 申請(qǐng)日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者易克初, 王凱東, 田斌 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)