星载柔性转发器中一种近似精确重构原型滤波器的设计

宽带柔性转发器作为下一代卫星通信有效载荷,采用星上数字信道化处理,可以很好地解决传统有效载荷存在的问题,实现卫星信号任意频段、任意带宽之间的灵活交换。该文分析了柔性转发器中调制滤波器组的性能特性,将滤波器组的设计转换为原型滤波器的设计,提出了一种近似精确重构的原型滤波器设计方法。该方法通过间接设计的思想,首先采用Parks-McClellan算法设计得到低阶的双通道滤波器h(2)(n)和实对称FIR滤波器g(n),然后利用g(n)实现对h(2)(n)的非零值M倍内插与2倍抽取,得到近似精确重构的原型滤波器h(M)(n),从而避免了IFIR法设计过程中镜像分量产生的性能损失。仿真结果表明,采用该文方法设计得到的调制滤波器组较传统设计方法表现出良好的性能。

卫星通信中柔性转发技术研究

文章介绍了柔性转发技术产生的应用背景和基本理论,分析了WGS柔性转发器的基本工作过程和原理,总结了实现过程中的主要关键技术,为解决卫星移动通信将面临大容量、多波束的连接任务,提供了必要的理论依据和技术支撑。同时,将柔性转发器与传统转发器相比较,指出了柔性转发器具有高功率效率和高灵活性等优点,能够实现卫星信号和资源的灵活交换。

星载柔性转发器系统性能分析

基于多相滤波和调制滤波器组的数字信道化技术是实现星上柔性转发的主要方法。由于调制滤波器组使用的原型滤波器不是理想滤波器,不同用户信号间存在功率泄漏,同时柔性转发器对信号进行处理时还会使信号产生微小失真,这些最终都会表现为系统信噪比的损失或误码率的增大。为了研究功率泄露和信号失真对系统性能的影响,分析柔性转发器中调制滤波器组的性能特性,将滤波器组的设计转换为原型滤波器的设计,再针对不同用户带宽下系统的误码率性能进行仿真,最终确定在原型滤波器固定后影响系统性能的主要原因为用户信号的带宽大小。

基于柔性转发器的多载波卫星通信系统容量分析

卫星独立运行于宇宙空间,是典型的功率受限系统,利用功率回退方式消除多载波卫星通信系统中转发器功放非线性影响是不合适的。对于星载柔性转发有效载荷,利用其子信道增益单独调整特性平衡各载波功率,可有效消除载波间抑制提高转发器工作点。为此,文章建立链路可支持性模型,分析各子信道最佳增益与各链路最佳发射功率,进行仿真验证,仿真结果验证了该模型的有效性。

柔性转发概率多管理域服务发现技术

以现有的一种多管理域服务发现技术为基础,分析了其不足之处,并通过引入柔性转发概率来协调协议开销和性能,从而获得了一种新型多管理域服务发现技术。OPNET仿真结果表明,这种新技术能以较小的开销获得较好的性能,是多管理域环境中服务发现问题的一个很好的解决方案。

柔性转发概率无线自组网服务发现协议

为了协调服务发现技术的性能和开销,提出柔性转发概率概念及柔性转发概率无线自组网服务发现协议FFPSDP.OPNET仿真结果表明,FFPSDP能在保持协议性能无明显恶化的同时,显著减少数据包的发送量,使协议性能开销比提高1倍以上.该协议适用于节点密度不太小,服务节点较多,服务需求包跳跃距离较大,节点移动速度不太高的场景中.是无线自组网服务发现技术的一个较好的解决方案.

非均匀信道增益控制的多载波卫星容量分析

设置转发器最佳增益,减小功放非线性影响,提高系统容量是多载波卫星通信系统容量分析的首要问题。对于数字信道化转发器,采用非均匀子信道增益调整的思想独立设置各信道增益可以有效消除大小载波抑制问题,提高卫星系统容量。为此,提出一种直接计算求解各子信道增益的算法。该方法不需要采用复杂的优化过程以及矩阵求逆,因此适合求解任意数量链路增益。理论推导得到链路最佳发射功率为地面站最大可提供功率,通过直接计算非线性等式即可获得各子信道最佳增益。同时考虑到功率利用率问题,通过选取转发器最佳工作点,在最小转发器输出功率准则下可以有效提高卫星功率的利用率。实验结果表明,该算法在具有与优化算法相近性能的同时降低了求解复杂度。

近似完美重构的数字信道化实现方法及FPGA资源对比

宽带柔性转发器具有多体制支持能力强、链路连接灵活可变、频率规划在轨按需可变的突出特点,是满足未来宽带卫星发展需求的一类核心载荷,其核心部分采用了近似完美重构的数字信道化技术。对两种主流的数字信道化算法进行了仿真比较,并针对一种子带滤波器的要求,提出了两种实现方法:子带拼接法和直接信道化法,并以Xilinx公司Virtex-4系列的V4SX55型FPGA为例,对两种方法的FPGA资源占用情况进行了对比,给出了两种方法各自适合的应用场景。结果表明,当信道化路数≤256时,应使用子带拼接法;当信道化路数≥512,且<2048时,两种方法均可应用;当信道化路数≥2048时,则只能应用直接信道化法。

面向混合业务的星载一体化交换架构设计

通过对未来卫星通信业务特点的分析,提出一种分组交换和子带交换一体化的星上交换架构,采用具有交叉节点缓存的Cross-Bar交换架构设计实现了100 Gbps以上的交换容量;通过在输入端对子带交换业务进行二次封装和在输出端对子带进行重新排序,实现了分组交换和柔性转发在交换层面上的统一;提出了面向最小化交换时延抖动的分组调度算法,满足柔性转发业务对交换时延抖动的要求,解决了传统Cross-Bar交换结构存在的高延迟抖动及两种业务并存引起的交换时延抖动恶化问题。仿真结果表明,一体化交换结构总体上具有更好的交换延迟,且在较高分组到达率情况下具有更低的平均分组延迟。

一种星载任意长度完全重构线性相位余弦调制滤波方法

宽带柔性转发器作为下一代卫星通信有效载荷,采用星上数字信道化处理,可以很好地解决传统有效载荷存在的问题,实现卫星信号任意频段、任意带宽之间的灵活交换。针对宽带卫星通信系统,提出了一种任意长度完全重构线性相位余弦调制滤波器组的设计实现方法。首先将原型滤波器的设计转化为一个带二次约束的最小二乘(QCLS)优化问题,然后利用拉格朗日乘数法,通过迭代来解决这一优化问题。设计实例表明,该方法对于任意长度完全重构线性相位余弦调制滤波器组的设计是有效的。

Research on dynamic model of rotors with bearing misalignment

Based on the structural and mechanics analysis of aero-engines rotor system, the dynamic model of the flexible rotor system with multi-supports are presented in order to solve the bearing misalignment problem of rotor system in aero-engines. The motion equations are derived through Lagrange method. The relationship between structural and mechanics characteristics parameters are built up. Finally, the dynamic influence of bearing misalignment on rotor system are divided into three kinds： additional rotor bending rigidity, additional bearing misalignment excitation force and additional imbalance. The equations suggest that additional imbalance excitation force activates the nonlinearity on rotor system and an additional 2x excitation force might appear.