[发明专利]卫星传输路由器

说明书

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，尤其涉及一种卫星传输路由器。 

背景技术

路由器是连接各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。由于卫星传输线路的特殊性，对于路由器的通信容量、话音质量、安全性等指标有更高的要求。另外，对于路由器的语音压缩方法也有待改进。 

民用航空空中交通服务，是管制员利用地空通信传输话音、气象等信息，对管辖区域内民航飞行器实施指挥、管制与引导等行为的总称。其中，语音通信是整个民航安全生产过程中最重要的环节。飞机飞行中的安全性主要靠语音通信指挥和保障。2006年以来，我国民用航空运输总量稳居世界第2，且以年均15%的速率持续增长，航班密度不断增大，导致空中交通管制语音通信容量急剧增加，找寻一种占用带宽更小、语音质量好的压缩方法成为一种必然的趋势。 

卫星等窄带传输是民航语音通信的重要手段，要满足这样的传输方式，除了要保证传输语音的实时性和准确性，还要具备延时小、复杂度低等特点。 

语音编码主要有三种方式: 波形编码、声码器和混合编码, 通常把编码速率低于64kbps的语音编码方式称为语音压缩编码技术。波形编码是将语音信号当作一般波形信号来处理，使重构的语音波形与原始语音波形尽可能保持一致，即在编码时以波形逼近为原则对语音信号进行编码。波形编码具有适应能力强、语音质量好和抗噪性强等优点，但是其编码速率较高，一般在16kb/s～64kb/s范围内。常见的编码方式包括脉冲编码调制(PCM)、自适应差分脉码调制(ADPCM)等。参数编码的基本思想是通过提取语音信号的特征参数来进行编码，力图使重构的语音具有尽可能高的可懂度，其优点是编码速率比较低，通常在16kb/s以下，甚至在2.4kb/s以下。但它的主要缺点是合成语音质量较差，自然度低，而且对说话环境要求苛刻，需要在安静的场合下才能有较高的可懂度。由于以上两种编码方法的先天性不足，后来人们提出了混合编码方法，它与参数编码相同的是，也采用了合成分析技术，同时又利用了语音的波形信息，增强了重构语音的自然度，使得合成语音质量有了明显的提高，其代价是编码速率有所上升，一般都在2.4kb/s～16kb/s之间。这类编码器主要有低延时码激励线性预测编码（LD-CELP）、规则脉冲激励线形预测编码(RPE-LPC)和码激励线形预测编码(CELP)等。 

稀疏编码的概念源于视神经网络的研究，是对只有一小部分神经元同时处于活跃状态的多维数据的神经网络的表示方法。生物学实验表明，视皮层对外界刺激的处理采用神经稀疏表示原则，这既对繁杂冗余的信息提供了简单表示，又利于上层传感神经抽取刺激中最本质的特征。 

从数学的角度讲，稀疏编码目前被假设为是对多维数据进行线性分解的一种表示方法。假设输入数据                                                   为n维随机向量，用表示线性转换后的m维向量，那么线性转换矩阵则为   维，记为，线性转换表达式如下：    （1）W又称为稀疏变换矩阵，其每一个行向量类似小波变换中的小波基；S为线性转换后的稀疏分量，满足稀疏(超高斯)分布的要求，并且向量尽可能地相互独立。“稀疏性”的概念是指随机向量中的大部分元素都为零，只有极少数元素不为零。典型的稀疏分布如图12所示，其概率密度函数在原点处有尖锋，两旁有较重的拖尾。 

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可增加通信容量、提高话音质量和通信可靠性的卫星传输路由器。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括DSP、FPGA、SDRAM、信号转换部分、网络接口部分、供电部分和卫星信号接口部分，其结构要点网络接口部分端口、DSP端口、FPGA端口、信号转换部分端口、卫星信号接口部分依次相连，SDRAM端口与DSP端口相连；所述DSP接收网络接口部分输入的网络信息并进行语音压缩后输出给FPGA，FPGA将语音压缩信息通过信号转换部分转换成时钟信号、信息信号、控制信号输出给卫星信号接口部分；信号转换部分将卫星信号接口部分输入的外部卫星时钟信号、信息信号、控制信号进行信号转换后传给FPGA，FPGA进行信号分析后传递给DSP，DSP处理信息后传给网络接口部分。 

作为一种优选方案，本发明还包括LED指示部分，LED指示部分端口与DSP端口相连；LED指示部分用于显示信号转换部分信号输入输出状态、网络运行状态。