數(shù)字波束成形信號(hào)處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字波束成形信號(hào)處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有源相控陣列因?yàn)槠渚哂畜w積小，質(zhì)量輕，損耗低，易實(shí)現(xiàn)多波束，并可以靈活快速改變天線波束指向和波束覆蓋形狀等優(yōu)點(diǎn)，故在近十年來相控陣天線技術(shù)成為通信衛(wèi)星有效載荷中發(fā)展很快的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的采用射頻移相網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的有源相控陣技術(shù)調(diào)試復(fù)雜繁瑣，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的外在環(huán)境有較為嚴(yán)格的要求。波束確定后就不能再更改，波束數(shù)量受到限制，很難得到有效的抑制。
[0004]對(duì)于相關(guān)技術(shù)中存在的上述問題，目前還沒有提出合理的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了數(shù)字波束成形的信號(hào)處理方法及裝置，以至少解決相關(guān)技術(shù)中波束確定后就不能再更改，波束數(shù)量受到限制，旁瓣很難得到有效的抑制的問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種信號(hào)處理裝置，包括:基帶處理芯片，用于合成待發(fā)射的基帶信號(hào)以及對(duì)接收到的基帶信號(hào)進(jìn)行解碼；依次連接的多個(gè)芯片，所述多個(gè)芯片與所述基帶處理芯片連接，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶波束成形，其中，所述多個(gè)芯片中的每個(gè)芯片的類型均相同，所述多個(gè)芯片中的單個(gè)芯片用于處理預(yù)定數(shù)量的陣元。
[0007]優(yōu)選地，所述多個(gè)芯片通過發(fā)射總線連接，所述發(fā)射總線用于發(fā)射所述多個(gè)芯片的信號(hào)；對(duì)于接收信號(hào)所述多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成。
[0008]優(yōu)選地，所述多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，通過流水方式以及時(shí)鐘的復(fù)用，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)完成所有波束的合成。
[0009]優(yōu)選地，通過增加緩存使所述多個(gè)芯片接收時(shí)序達(dá)到一致。
[0010]優(yōu)選地，所述多個(gè)芯片用于根據(jù)波束成形的加權(quán)值實(shí)現(xiàn)所述數(shù)字基帶波束成形。
[0011]優(yōu)選地，所述加權(quán)值通過與所述芯片連接的總線進(jìn)行加載。
[0012]優(yōu)選地，不同的加權(quán)值對(duì)應(yīng)于不同的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)。
[0013]優(yōu)選地，所述裝置還包括:時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，用于控制校準(zhǔn)通道的切換，其中，所述校準(zhǔn)通道使用周期單音信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)；所述基帶處理器，還用于計(jì)算出各通道因器件產(chǎn)生的相位差異，并補(bǔ)償進(jìn)權(quán)值內(nèi)。
[0014]優(yōu)選地，所述基帶處理器，還用于隨機(jī)設(shè)定發(fā)射參考通道以及接收參考通道。
[0015]優(yōu)選地，所述裝置用于以下至少之一的設(shè)計(jì):低軌、高軌、中軌和橢圓軌道的通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種信號(hào)處理方法，包括:通過依次連接的多個(gè)芯片接收或者發(fā)送信號(hào)，其中，所述多個(gè)芯片與所述基帶處理芯片連接，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶波束成形，所述多個(gè)芯片中的每個(gè)芯片的類型均相同，所述多個(gè)芯片中的單個(gè)芯片用于處理預(yù)定數(shù)量的陣元；通過基帶處理芯片將合成的待發(fā)射的基帶信號(hào)通過所述多個(gè)芯片進(jìn)行發(fā)送，以及對(duì)通過所述多個(gè)芯片接收到的基帶信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0017]優(yōu)選地，通過依次連接的多個(gè)芯片接收或者發(fā)送信號(hào)包括:通過所述多個(gè)芯片通過發(fā)射總線連接，所述發(fā)射總線用于發(fā)射所述多個(gè)芯片的信號(hào)；對(duì)于接收信號(hào)所述多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成。
[0018]優(yōu)選地，所述多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成包括:所述多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，通過流水方式以及時(shí)鐘的復(fù)用，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)完成所有波束的合成。
[0019]優(yōu)選地，通過增加緩存使所述多個(gè)芯片接收時(shí)序達(dá)到一致。
[0020]優(yōu)選地，所述多個(gè)芯片用于根據(jù)波束成形的加權(quán)值實(shí)現(xiàn)所述數(shù)字基帶波束成形。
[0021]優(yōu)選地，加權(quán)值通過與所述芯片連接的總線進(jìn)行加載。
[0022]優(yōu)選地，不同的加權(quán)值對(duì)應(yīng)于不同的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)。
[0023]優(yōu)選地，切換到控制校準(zhǔn)通道進(jìn)行校正，其中，所述校準(zhǔn)通道使用周期單音信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)；根據(jù)校正計(jì)算出各通道因器件產(chǎn)生的相位差異，并補(bǔ)償進(jìn)權(quán)值內(nèi)。
[0024]優(yōu)選地，所述方法還包括:隨機(jī)設(shè)定發(fā)射參考通道以及接收參考通道。
[0025]優(yōu)選地，所述方法用于以下至少之一的設(shè)計(jì):低軌、高軌、中軌和橢圓軌道的通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)。
[0026]通過本發(fā)明，解決了相關(guān)技術(shù)中波束確定后就不能再更改，波束數(shù)量受到限制，很難得到有效的抑制的問題。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理裝置的示意圖；
[0029]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理方法的示意圖；
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片管腳接口示意圖；
[0031]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)方案時(shí)鐘控制示意圖一；
[0032]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)方案時(shí)鐘控制示意圖二 ；
[0033]圖6根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片內(nèi)發(fā)射結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖7根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射濾波模塊框圖；
[0035]圖8根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片內(nèi)接收結(jié)構(gòu)框圖；
[0036]圖9根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收濾波模塊框圖；
[0037]圖10根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的級(jí)聯(lián)構(gòu)架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]在本實(shí)施例中，提供了一種信號(hào)處理裝置，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理裝置的示意圖，如圖1所示，該裝置包括:
[0040]基帶處理芯片，用于合成待發(fā)射的基帶信號(hào)以及對(duì)接收到的基帶信號(hào)進(jìn)行解碼；
[0041]依次連接的多個(gè)芯片，該多個(gè)芯片與該基帶處理芯片連接，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶波束成形，其中，該多個(gè)芯片中的每個(gè)芯片的類型均相同，該多個(gè)芯片中的單個(gè)芯片用于處理預(yù)定數(shù)量的陣元。
[0042]通過上述裝置，采用了多個(gè)芯片，從而可以根據(jù)實(shí)際的需要來確定芯片的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)靈活的配置。
[0043]優(yōu)選地，該多個(gè)芯片通過發(fā)射總線連接，該發(fā)射總線用于發(fā)射該多個(gè)芯片的信號(hào)；對(duì)于接收信號(hào)該多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成。
[0044]優(yōu)選地，該多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，通過流水方式以及時(shí)鐘的復(fù)用，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)完成所有波束的合成。更優(yōu)地，接收級(jí)聯(lián)的時(shí)序問題可以通過增加緩存使所有芯片達(dá)到一致。
[0045]優(yōu)選地，該多個(gè)芯片用于根據(jù)波束成形的加權(quán)值實(shí)現(xiàn)該數(shù)字基帶波束成形。作為另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，加權(quán)值可以通過與該芯片連接的總線進(jìn)行加載。更優(yōu)地，不同的加權(quán)值對(duì)應(yīng)于不同的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)。
[0046]優(yōu)選地，上述裝置還可以包括:時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，用于控制校準(zhǔn)通道的切換，其中，該校準(zhǔn)通道使用周期單音信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)；該基帶處理器，還用于計(jì)算出各通道因器件產(chǎn)生的相位差異，并補(bǔ)償進(jìn)權(quán)值內(nèi)。
[0047]優(yōu)選地，基帶處理器還可以用于隨機(jī)設(shè)定發(fā)射參考通道以及接收參考通道，這樣的處理可以分擔(dān)某一通道發(fā)生問題的風(fēng)險(xiǎn)。
[0048]上述實(shí)施例中的裝置的設(shè)計(jì)環(huán)境可以是通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)，包括低軌、高軌、中軌和橢圓軌道中的至少之一的通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)。
[0049]在本實(shí)施例中，還提供了一種信號(hào)處理方法，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理方法的示意圖，如圖2所示，該流程包括如下步驟:
[0050]步驟S201，通過依次連接的多個(gè)芯片接收或者發(fā)送信號(hào)，其中，該多個(gè)芯片與該基帶處理芯片連接，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶波束成形，該多個(gè)芯片中的每個(gè)芯片的類型均相同，該多個(gè)芯片中的單個(gè)芯片用于處理預(yù)定數(shù)量的陣元；
[0051]步驟S202，通過基帶處理芯片將合成的待發(fā)射的基帶信號(hào)通過該多個(gè)芯片進(jìn)行發(fā)送，以及對(duì)通過該多個(gè)芯片接收到的基帶信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0052]優(yōu)選地，通過依次連接的多個(gè)芯片接收或者發(fā)送信號(hào)包括:通過該多個(gè)芯片通過發(fā)射總線連接，該發(fā)射總線用于發(fā)射該多個(gè)芯片的信號(hào)；對(duì)于接收信號(hào)該多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成。
[0053]優(yōu)選地，該多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，在傳遞過程中進(jìn)行波束合成包括:該多個(gè)芯片通過片間級(jí)聯(lián)逐級(jí)傳遞下去，通過流水方式以及時(shí)鐘的復(fù)用，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)完成所有波束的合成。
[0054]優(yōu)選地，可以通過增加緩存使所述多個(gè)芯片接收時(shí)序達(dá)到一致。
[0055]優(yōu)選地，該多個(gè)芯片用于根據(jù)波束成形的加權(quán)值實(shí)現(xiàn)該數(shù)字基帶波束成形。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，加權(quán)值可以通過與該芯片連接的總線進(jìn)行加載。更優(yōu)地，不同的加權(quán)值對(duì)應(yīng)于不同的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)。
[0056]優(yōu)選地，切換到控制校準(zhǔn)通道進(jìn)行校正，其中，該校準(zhǔn)通道使用周期單音信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)；根據(jù)校正計(jì)算出各通道因器件產(chǎn)生的相位差異，并補(bǔ)償進(jìn)權(quán)值內(nèi)。
[0057]更優(yōu)地，還可以隨機(jī)設(shè)定發(fā)射參考通道以及接收參考通道。
[0058]上述實(shí)施例中的方法的設(shè)計(jì)環(huán)境可以是通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)，包括低軌、高軌、中軌和橢圓軌道中的至少之一的通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)。
[0059]下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0060]隨著微波單片集成電路(MMIC)技術(shù)和陣列信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字基帶波束成形(DBF)容易實(shí)現(xiàn)多波束，低旁瓣，和自適應(yīng)波束重構(gòu)。在工程實(shí)現(xiàn)上，與射頻移相網(wǎng)絡(luò)相t匕，具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)，正逐漸取代傳統(tǒng)的射頻移相網(wǎng)絡(luò)波束成形實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)DBF技術(shù)，針對(duì)星載有源相控陣列的信號(hào)處理所設(shè)計(jì)的星載DBF信號(hào)處理專用芯片。該設(shè)計(jì)能夠滿足不同陣元規(guī)模、不同應(yīng)用場(chǎng)景的航天級(jí)基帶空域處理專用芯片，利用此專用芯片可以采用DBF技術(shù)實(shí)現(xiàn)星上有源相控陣列天線。
[0061]由于航天級(jí)芯片要