一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法
【专利摘要】一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，利用AOS协议中等时性插入业务，结合非相干扩频测控体制特点，解决了测距测速和高速数传进行测控统一信道融合问题，建立了星地之间可靠和稳定的遥测、遥控、测距测速和高速数传链路。与现有卫星技术中采用测控类和数传类单机分离的现状相比，本专利实现了系统配套单机集成化、轻量化和小型化设计，在中低轨卫星利用测控信道实现高速数传方面有着广阔的应用前景。
【专利说明】一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，解决了测距测速和高速数传进行测控统一信道融合问题，建立了星地之间可靠和稳定的遥测、遥控、测距测速和高速数传链路。主要在各类中低轨卫星扩频测控平台上使用，属于卫星测控与通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现阶段，我国发射的小卫星越来越多，在轨的卫星数量也随之增多，要同时管理多颗在轨卫星，现在的工作模式将不能满足要求。因此，测控和数传共用一个信道是简化设备的有效手段之一。
[0003]实现测控与数传统一信道，不仅能够节约星上设备的研制费用，也使设备小型化、集成化，同时提高其电磁兼容性以及功率利用效率。星上测控设备与数传设备的合并、地面测控站与数传接收站的合并也能够极大降低地面设备的费用，简化了星上设备、地面站的操作和管理。
[0004]因此，统一信道符合小卫星体积小、重量轻、成本低以及研制周期短等特点，是测控信道和数传信道发展的方向。
[0005]测控设备与数传设备是航天器的两大类设备，分别实现航天器测控服务和高速数据传输的功能。现阶段，国内主要用S波段航天测控来实现航天器工程测控，航天器下传高速数传信号。
[0006]这些设计存在以下不足:
[0007]I)测控系统和数传系统在不同的信道上实现，分别进行管理，不仅增加了上设备的研制费用
[0008]2测控类和数传类单机分离，配套单机种类繁多，技术状态难以控制；
[0009]3)系统重量、体积和功耗不占优，电磁兼容性差,功率利用效率低。
【发明内容】
[0010]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，将测距测速和高速数传进行测控统一信道融合设计，同时完成星地之间测控和数传功能，实现了卫星单机集成化、轻量化和小型化设计，简化了系统配套的种类、体积和功耗。
[0011]本发明的技术解决方案是:一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，步骤如下:
[0012](I)根据系统时钟fs、扩频伪码频率fg和测控数传一体化体制下高速编码后符号速率 ft，确定中间时钟变量 fi，使得 fs = Kl Xfi, ft = K2Xfi，fg = K3Xfi，fi = K4X2Hz，其中Κ1、Κ2、Κ3和Κ4为自然数；
[0013](2)系统时钟fs利用数控振荡器NCO产生高速数传编码后的符号速率ft，对ft进行1/3或1/6分频，得到传输帧组帧有效信息速率ftl ;所述传输帧为扩频应答机的输出数据帧；
[0014]将ftl进行1/8倍分频，得到传输帧组帧时的有效字节速率ft2 ;按照传输帧整帧字节长度Nb，对字节速率ft2进行2*Nb次计数分频，产生和传输帧帧频对应的方波信号ft3 ；
[0015](3)扩频应答机以时钟2Hz为关门时刻脉冲，对输入的测距和测速信息进行关门采样，解算正确的测距和测速信息；
[0016](4)以串行逐位比对方式完成输入数传帧有效帧头的比对，若比对成功，则对输入数传帧有效帧头进行串并转换，以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头进行乒乓式缓存至第一存储器中，同时用于计量缓存深度的字节指针累加；若比对失败，则继续进行有效帧头比对，用于计量缓存深度的字节指针保持不变；
[0017]所述数传帧为扩频应答机的输入高速数传数据帧；
[0018]所述串行逐位比对数传帧有效帧头是指输入数传帧和已知的测控数传一体化体制所规定的数传帧帧头进行比对；
[0019]所述以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头乒乓式缓存至第一存储器中，具体为:第一存储器位宽为8bit，即一个字节，存储器长度为2倍的传输帧字节长度，即2*Nb，第一存储器分为上下两部分，即上半区和下半区，每一部分长度等于传输帧字节长度；当方波信号ft3为高电平时，将接收到的输入存储至上半区；当方波信号ft3为低电平时，将接收到的输入数传帧存储至下半区；所述数传帧包括:帧同步头、主信道识别、虚拟信道识别和有效数据域；
[0020](5)以串行逐位比对方式判断当前数传帧虚拟信道是否有效，若有效则说明当前数传帧为有效数传帧，进行输入数据的字节缓存，且字节指针累加，之后进入步骤出)，若无效则说明当前数传帧为无效填充帧，需剔除已经缓存至第一存储器的无效填充帧帧头，同时字节指针减去无效填充帧帧头对应的字节数，之后进入步骤(4)；
[0021]所述串行逐位比对数传帧虚拟信道是指输入数传帧和已知的测控数传一体化体制所规定的数传帧虚拟信道进行比对；
[0022](6)以ft3方波信号的高/低电平为帧频基准，以ft2为有效字节速率，按照测控数传一体化体制的传输帧结构，对测距测速信息和有效高速数传数据的字节组帧，组帧后传输帧进行乒乓式缓存至第二存储器中；第二存储器位宽和缓存长度均与第一缓存器相同，且同样分为上下半区；
[0023]所述帧频基准是指ft3方波信号的频率和输出传输帧的帧频率相等，ft3为高电平时进行第一个传输帧组帧，ft3为低电平时进行第二个传输帧组帧，后续以此类推；
[0024]若第一存储器待传输的有效数据字节深度小于传输帧的数据域空间长度，则传输帧数据域剩余空间填充无效的填充数；
[0025](7)在传输帧组帧的同时，以ft2为有效字节速率，依据并行CRC算法得到当前传输帧的CRC效验码，并填至传输帧的帧尾；
[0026](8)以ft为符号速率，读取预先存储于扩频应答机中的Turbo编码附属同步标识符 ASM ；
[0027](9)以ftl为信息速率，顺序读取第二存储器中的数据；所述顺序读取第二存储器中的数据是指比特计数器中的计数值以ftl速率线性递增，比特计数器中的计数值除以8，得到的商数作为字节地址，余数作为比特地址，利用字节地址和比特地址取出对应位置中的数据da，即送至Turbo编码器A的输入数据；
[0028](10)以比特计数器的计数值为输入，在系统时钟fs驱动时钟下，通过数据查表方法，从第三缓存器中读取da对应的数据交织地址；所述第三缓存器为存储预先计算好的交织地址查找表的存储器；
[0029](11)以ftl为信息速率，顺序读取步骤(10)中确定的数据交织地址对应的第二存储器中交织数据db ；
[0030]所述顺序读取第二存储器中交织地址对应的数据db是指交织地址除以8，得到的商数作数据db为字节地址，余数作为数据db为比特地址，利用字节地址和比特地址取出对应位置中的数据db，即送至Turbo编码器B的输入数据；
[0031](12)以ft为符号速率，将步骤(9)和步骤(11)中得到的待编码数据da和db进打Turbo编码；
[0032](13)以ft为符号速率，根据给定的伪随机序列多项式，实时计算加扰伪码序列，并和除附属同步标识符外的传输帧数据域进行求模二加运算，完成数据加扰过程；
[0033](14)对步骤(13)中加扰后的数据进行射频调制和放大滤波，完成测控数传一体化体制下的下行数据传输。
[0034]所述步骤(4)中的输入数传帧的帧结构如表I所示，具体为:
[0035]所述输入数传帧包括帧同步数据、住信道识别数据，虚拟信道数据和数据域数据，其中，同步数据为32bit、住信道识别数据为lObit，虚拟信道数据为6bit，数据域数据为122Byte ；
[0036]表I
[0037]
細同步I主信道识别I虚拟信道识别I数据域
32bit IlObit!6bit|l22Byte
[0038]所述步骤(6)中的测控数传一体化体制的传输帧结构如表2所示，具体为:
[0039]所述传输帧结构包括:同步标识符ASM、传输帧主导头、测距测速信息、高速数传数据和传输帧帧尾，其中，同步标识符ASM为4字节、传输帧主导头为8字节、测距测速信息为18字节、高速数传数据为992字节和传输帧帧尾为2字节，整个传输帧共计1024字节；其中高速数传数据包括数据位流指针和有效数据域，数据位流指针为2字节和有效数据域为990字节；
[0040]表2
[0041]
Wl ?W4(等效)W5 ?W12W13 ?W30W31 ?W1022W1023 ?W1024
ASM传输帧主导头测距测速信息高速数传数据传输帧帧尾
4字节8字节18字节992字节2字节
Tur bo 编码
[0042]所述步骤(12)中将步骤(9)和步骤(11)中得到的待编码数据da和db进行Turbo编码；具体为:
[0043](I)若比特计数器di小于等于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，得到输出数据，若比特计数器di大于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，期间输出输出数据；
[0044]所述自闭环模式是指编码器A和输入数据端da断开，且编码器B和输入数据端db断开，此时以data(2) xor data(3)作为编码器A的数据输入，以sign (2) xor sign (3)作为编码器B的数据输入；所述data为编码器A的4位移位寄存器；所述sign为编码器B的4位移位寄存器；
[0045](2)以ft为有效比特速率，依次读取步骤(I)中的输出数据，完成传输帧的Turbo
信道编码。
[0046]所述步骤⑴中的输出数据具体为:
[0047]Turbo编码器包括l/3Turbo编码和l/6Turbo编码两种情况，
[0048]若Turbo编码为1/3，则所述输出数据为0a、la和Ib ;若Turbo编码为1/6，则所述输出数据为0a、la、2a、3a、lb和3b，其中编码器A输出0a、la、2a和3a，编码器B输出Ib和3b，每种情况具体包含两个处理过程；
[0049]l/3Turbo编码的两个处理过程具体如下:
[0050](I)若比特计数器di小于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，然后以ft为有效比特速率，依次读取0a、la和Ib ；
[0051]其中Oa为原始数据da，Ia为原始数据da所对应的校验码，Ib为原始数据db所对应的校验码；
[0052]所述校验码Ia和Ib分别采用下式得到:
[0053]la = data (0) xor da ；
[0054]Ib = sign (0) xor db ；
[0055](2)若di大于8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，以ft为有效比特速率，依次读取0a、la和lb，自清零期间输出12bit的数据，完成传输帧的l/3Turbo信道编码；
[0056]所述0a、校验码Ia和Ib分别采用下式所得:
[0057]Oa = data (2) xor data (3)；
[0058]la = data(0)xor data(2)xor data (3)；
[0059]Ib = sign(0)xor sign(2)xor sign (3)；
[0060]l/6Turbo编码的两个处理过程具体如下:
[0061](I)若比特计数器di小于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，然后以ft为有效比特速率，依次读取0a、la、2a、3a、Ib和3b ；
[0062]其中Oa为原始数据da，la,2a和3a为原始数据da所对应的校验码，Ib和3b为原始数据db所对应的校验码；
[0063]所述校验码la、2a、3a、lb和3b分别采用下式所得:
[0064]la = data (0) xor da ；
[0065]2a = data (I) xor data (2) xor da;
[0066]3a = data (0) xor data (I) xor da;
[0067]Ib = sign(0)xor sign(2)xor db ；
[0068]3b = sign(0)xor sign(I)xor db ；
[0069](2)若di大于8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，以ft为有效比特速率，依次读取0a、la、2a、3a、lb和3b，自清零期间输出24bit的数据，完成传输帧的l/6Turbo信道编码；
[0070]所述0a、校验码la、2a、3a、lb和3b分别采用下式所得:
[0071]0a = data (2) xor data (3)；
[0072]la = data(0)xor data(2)xor data (3)；
[0073]2a = data (I) xor data (3)；
[0074]3a = data(0)xor data(I)xor data(2)xor data (3)；
[0075]Ib = sign(0)xor sign(2)xor sign (3)；
[0076]3b = sign(0)xor sign(I)xor sign(2)xor sign (3)。
[0077]所述步骤(13)中的以ft为符号速率，根据给定的伪随机序列多项式，实时计算加扰伪码序列，并和除附属同步标识符外的传输帧数据域进行求模二加运算，完成数据加扰过程；具体为:
[0078]根据伪随机序列多项式F(X) = x8+x7+x5+x3+l搭建反馈移位寄存器，在伪随机序列输出第一个比特之前，反馈移位寄存器各级初始化为全“ I” ；
[0079]利用伪随机序列多项式，产生近似高斯白噪声的加扰序列，加扰序列的第一个比特与传输帧的第一个比特进行模二加运算，伪随机序列的第二个比特与传送帧的第二个比特进行模二加运算，依次类推，完成测控信道数据随机化处理，且不对帧同步字加扰。本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0080](I)本发明给出了测控数传一体化具体实现逻辑框图，首次利用CCSDS推荐的AOS协议中等时性插入业务来传输测距和测速信息，完成了测距信息和高速数传数据的信道融合，整体方案合理可行和稳定可靠；
[0081](2)本发明提出了测控和数传统一时钟域管理方法，克服了数控振荡器NCO由于截位效应导致的测距关门脉冲累计时间误差，避免了距离值零值跳变问题；
[0082](3)本发明明确了接收填充帧回退措施、当输入数传帧虚拟信道表征为无效填充帧时，填充帧的有效枕头已缓存至第一存储器中，需及时剔除填充帧的有效帧头，否则第一存储器会多出多余的4字节帧头数据，回退逻辑考虑全面，可行有效；
[0083](4)本发明提出了采取位流数据指针来表征传输帧有效数据域长度的实现方法，能够自动适应输入数传帧信息速率的漂移和变化，同时避免了满整帧数据才传输的数据缓存器积压；
[0084](5)本发明给出了 Turbo校验码特殊实现逻辑，克服了校验码由编码器4个移位寄存器输出简单模二加而导致校验码出错问题，保证了 Turbo编码过程正确，链路编码增益符合理论结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0085]图1为本发明的流程图；
[0086]图2为本发明的原理框图；
[0087]图3为Turbo信道编码的原理图；
[0088]图4为并行加扰随机化的原理框图。
【具体实施方式】
[0089]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0090]如图1所示为本发明的流程图，图2所述为本发明的原理框图，由图1和图2可知，本发明提出的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，实施步骤如下:
[0091](I)根据系统时钟fs (55.974MHz)、扩频伪码频率fg(10.23Mbps)和测控数传一体化体制下编码后符号速率ft(3Mps/l.5Mps)，确定中间时钟变量fi (16Hz)。使得fs = KlXfi,ft = K2Xfi，fg = K3Xfi，fi = K4X2Hz。其中K1、K2、K3和Κ4为自然数，完成兼容非相干扩频和测控数传一体化两种体制下的统一系统时钟域管理。
[0092]所述测控数传一体化体制为一种扩频测控体制，该体制在非相干扩频测控体制基础上增加了高速数传功能；在该测控体制中，由同一测控信道中完成遥控、遥测、测距、测速和高速数传功能；
[0093]所述统一系统时钟域管理是指确定中间时钟量fi，fi经1/Κ4(1/8)分频可得测距测速信息的采样关门脉冲2Hz，同时利用fi对ft和fg的NCO定时复位，消除因NCO控制字截位效应产生的累计时钟误差，使得在扩频体制和测控数传一体化体制两种模式下测距信息不再存在跳变现象
[0094](2)系统时钟fs利用本地数控振荡器NCO产生高速数传编码后符号速率ft，对ft进行1/3或1/6分频，得到传输帧组帧有效信息速率ftl (lMps/256Kps);所述传输帧为扩频应答机的输出数据帧；
[0095]并将ftl进行1/8倍分频，得到传输帧组帧时的有效字节速率ft2 (约128KHZ和32KHz);按照传输帧整帧字节长度Nb (1024)，对字节速率ft2进行2*Nb次计数分频，产生和传输帧帧频对应的方波信号ft3(64Hz/16Hz)；
[0096]以ft3方波信号的高/低电平为基准实现输入数传巾贞接收和输出传输巾贞组巾贞，同时完成数传帧和传输帧的不同缓存区缓存。
[0097](3)扩频应答机以时钟2Hz为关门时刻脉冲，对输入的测距和测速信息进行关门采样，解算正确的测距和测速信息；
[0098]所述测距信息解算是指根据关门采样时刻所得扩频伪码相位延迟计算数字处理时延所对应的伪距信息。所述测速信息解算是指根据关门采样时刻所得载波相位计算锁定状态下输入载波频率和标称值的差值，形成上行多普勒频差信息；
[0099](4)以串行逐位比对方式完成输入数传帧有效帧头的比对，若比对成功，则对输入数传帧有效帧头进行串并转换，以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头进行乒乓式缓存至第一存储器中，同时用于计量缓存深度的字节指针累加；若比对失败，则继续进行有效帧头比对，用于计量缓存深度的字节指针保持不变；
[0100]所述数传帧为扩频应答机的输入高速数传数据帧；
[0101]所述串行逐位比对数传帧有效帧头是指输入数传帧和已知的测控数传一体化体制所规定的数传帧帧头进行比对；
[0102]所述以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头乒乓式缓存至第一存储器中，具体为:第一存储器位宽为8bit (—个字节)，存储器长度为大于2倍的传输帧字节长度(2048字节)，将第一存储器分为上下两部分，即上半区和下半区，每一部分长度不小于传输帧字节长度；当方波信号ft3为高电平时，将接收到的输入数传帧(包括帧同步头、主信道识别、虚拟信道识别和有效数据域)存储至上半区，当方波信号ft3为低电平时，将接收到的输入数传帧存储至下半区，反之亦可；
[0103]所述数传帧的帧结构如表1所示，由表1可知，数传帧包括帧同步数据、住信道识别数据，虚拟信道数据和数据域数据，其中，同步数据为32bit、住信道识别数据为lObit，虚拟信道数据为6bit,数据域数据为122Byte。
[0104]表1
[0105]
【权利要求】
1.一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，其特征在于步骤如下: (1)根据系统时钟fs、扩频伪码频率fg和测控数传一体化体制下高速编码后符号速率ft，确定中间时钟变量fi，使得 fs = Kl Xfi, ft = K2Xfi，fg = K3Xfi，fi = K4X2Hz，其中 KUΚ2、Κ3和Κ4为自然数； (2)系统时钟fs利用数控振荡器NCO产生高速数传编码后的符号速率ft，对ft进行1/3或1/6分频，得到传输帧组帧有效信息速率ftl ;所述传输帧为扩频应答机的输出数据帧； 将ftl进行1/8倍分频，得到传输帧组帧时的有效字节速率ft2 ;按照传输帧整帧字节长度Nb，对字节速率ft2进行2*Nb次计数分频，产生和传输帧帧频对应的方波信号ft3 ； (3)扩频应答机以时钟2Hz为关门时刻脉冲，对输入的测距和测速信息进行关门采样，解算正确的测距和测速信息； (4)以串行逐位比对方式完成输入数传帧有效帧头的比对，若比对成功，则对输入数传帧有效帧头进行串并转换，以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头进行乒乓式缓存至第一存储器中，同时用于计量缓存深度的字节指针累加；若比对失败，则继续进行有效帧头比对，用于计量缓存深度的字节指针保持不变； 所述数传帧为扩频应答机的输入高速数传数据帧； 所述串行逐位比对数传帧有效帧头是指输入数传帧和已知的测控数传一体化体制所规定的数传帧帧头进行比对； 所述以字节为单位按照方波信号ft3高/低电平将输入数传帧有效帧头乒乓式缓存至第一存储器中，具体为:第一存储器位宽为8bit，即一个字节，存储器长度为2倍的传输帧字节长度，即2*Nb，第一存储器分为上下两部分，即上半区和下半区，每一部分长度等于传输帧字节长度；当方波信号ft3为高电平时，将接收到的输入存储至上半区；当方波信号ft3为低电平时，将接收到的输入数传帧存储至下半区；所述数传帧包括:帧同步头、主信道识别、虚拟信道识别和有效数据域； (5)以串行逐位比对方式判断当前数传帧虚拟信道是否有效，若有效则说明当前数传帧为有效数传帧，进行输入数据的字节缓存，且字节指针累加，之后进入步骤￠)，若无效则说明当前数传帧为无效填充帧，需剔除已经缓存至第一存储器的无效填充帧帧头，同时字节指针减去无效填充帧帧头对应的字节数，之后进入步骤(4)； 所述串行逐位比对数传帧虚拟信道是指输入数传帧和已知的测控数传一体化体制所规定的数传帧虚拟信道进行比对； (6)以ft3方波信号的高/低电平为帧频基准，以ft2为有效字节速率，按照测控数传一体化体制的传输帧结构，对测距测速信息和有效高速数传数据的字节组帧，组帧后传输帧进行乒乓式缓存至第二存储器中；第二存储器位宽和缓存长度均与第一缓存器相同，且同样分为上下半区； 所述帧频基准是指ft3方波信号的频率和输出传输帧的帧频率相等，ft3为高电平时进行第一个传输帧组帧，ft3为低电平时进行第二个传输帧组帧，后续以此类推； 若第一存储器待传输的有效数据字节深度小于传输帧的数据域空间长度，则传输帧数据域剩余空间填充无效的填充数； (7)在传输帧组帧的同时，以ft2为有效字节速率，依据并行CRC算法得到当前传输帧的CRC效验码，并填至传输帧的帧尾； (8)以ft为符号速率，读取预先存储于扩频应答机中的Turbo编码附属同步标识符ASM ； (9)以ftl为信息速率，顺序读取第二存储器中的数据；所述顺序读取第二存储器中的数据是指比特计数器中的计数值以ftl速率线性递增，比特计数器中的计数值除以8，得到的商数作为字节地址，余数作为比特地址，利用字节地址和比特地址取出对应位置中的数据da，即送至Turbo编码器A的输入数据； (10)以比特计数器的计数值为输入，在系统时钟fs驱动时钟下，通过数据查表方法，从第三缓存器中读取da对应的数据交织地址；所述第三缓存器为存储预先计算好的交织地址查找表的存储器； (11)以ftl为信息速率，顺序读取步骤(10)中确定的数据交织地址对应的第二存储器中交织数据db ； 所述顺序读取第二存储器中交织地址对应的数据db是指交织地址除以8，得到的商数作数据db为字节地址，余数作为数据db为比特地址，利用字节地址和比特地址取出对应位置中的数据db，即送至Turbo编码器B的输入数据； (12)以ft为符号速率，将步骤(9)和步骤(11)中得到的待编码数据da和db进行Turbo编码； (13)以ft为符号速率，根据给定的伪随机序列多项式，实时计算加扰伪码序列，并和除附属同步标识符外的传输帧数据域进行求模二加运算，完成数据加扰过程； (14)对步骤(13)中加扰后的数据进行射频调制和放大滤波，完成测控数传一体化体制下的下行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，其特征在于:所述步骤(4)中的输入数传帧的帧结构如表1所示，具体为: 所述输入数传帧包括帧同步数据、住信道识别数据，虚拟信道数据和数据域数据，其中，同步数据为32bit、住信道识别数据为lObit，虚拟信道数据为6bit，数据域数据为122Byte ； 表1
3.根据权利要求1所述的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，其特征在于:所述步骤(6)中的测控数传一体化体制的传输帧结构如表2所示，具体为: 所述传输帧结构包括:同步标识符ASM、传输帧主导头、测距测速信息、高速数传数据和传输帧帧尾，其中，同步标识符ASM为4字节、传输帧主导头为8字节、测距测速信息为18字节、高速数传数据为992字节和传输帧帧尾为2字节，整个传输帧共计1024字节；其中高速数传数据包括数据位流指针和有效数据域，数据位流指针为2字节和有效数据域为990字节； 表2
4.根据权利要求1所述的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，其特征在于:所述步骤(12)中将步骤(9)和步骤(11)中得到的待编码数据da和db进行Turbo编码；具体为: (1)若比特计数器di小于等于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，得到输出数据，若比特计数器di大于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，期间输出输出数据； 所述自闭环模式是指编码器A和输入数据端da断开，且编码器B和输入数据端db断开，此时以data(2) xor data(3)作为编码器A的数据输入，以sign (2) xor sign (3)作为编码器B的数据输入；所述data为编码器A的4位移位寄存器；所述sign为编码器B的4位移位寄存器； (2)以ft为有效比特速率，依次读取步骤(1)中的输出数据，完成传输帧的Turbo信道编码。
5.根据权利要求2所述的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法，其特征在于:所述步骤(1)中的输出数据具体为: Turbo编码器包括1/3 Turbo编码和1/6 Turbo编码两种情况， 若Turbo编码为1/3，则所述输出数据为0a、la和Ib ;若Turbo编码为1/6，则所述输出数据为0a、la、2a、3a、Ib和3b，其中编码器A输出0a、la、2a和3a，编码器B输出Ib和3b，每种情况具体包含两个处理过程； 1/3 Turbo编码的两个处理过程具体如下: (1)若比特计数器di小于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，然后以ft为有效比特速率，依次读取0a、la和Ib ； 其中Oa为原始数据da，Ia为原始数据da所对应的校验码，Ib为原始数据db所对应的校验码； 所述校验码Ia和Ib分别采用下式得到:
la = data(0)xor da ；
Ib = sign (0) xor db ； (2)若di大于8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，以ft为有效比特速率，依次读取0a、la和lb，自清零期间输出12bit的数据，完成传输帧的1/3 Turbo信道编码； 所述0a、校验码Ia和Ib分别采用下式所得:
0a = data(2)xor data(3)；
Ia = data (O)xor data(2)xor data(3)；
Ib = sign (0)xor sign(2)xor sign (3)； 1/6 Turbo编码的两个处理过程具体如下: (1)若比特计数器di小于传输帧除4字节帧头外全部数据长度8160，则将编码器A和编码器B开关接到输入数据端，然后以ft为有效比特速率，依次读取0a、la、2a、3a、lb和3b ； 其中Oa为原始数据da，la,2a和3a为原始数据da所对应的校验码，Ib和3b为原始数据db所对应的校验码； 所述校验码la、2a、3a、Ib和3b分别采用下式所得: la = data(O)xor da ；
2a = data(I)xor data(2)xor da ；
3a = data (0)xor data(I)xor da ；
Ib = sign (0)xor sign(2)xor db ；
3b = sign (0)xor sign (I)xor db ； (2)若di大于8160，则编码器A和编码器B和输入数据端断开，接至自闭环模式，使编码器自清零，以ft为有效比特速率，依次读取0&、1&、2&、3&、&和3b，自清零期间输出24bit的数据，完成传输帧的1/6 Turbo信道编码； 所述0a、校验码la、2a、3a、lb和3b分别采用下式所得:
0a = data(2)xor data(3)；
Ia = data (0) xor data (2) xor data (3)；
2a = data(I)xor data(3)；
3a = data (0)xor data (I)xor data (2)xor data (3)；
Ib = sign(0)xor sign(2)xor sign(3)；
3b = sign (0)xor sign (I)xor sign (2)xor sign (3)。
6.根据权利要求2所述的一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法,其特征在于:所述步骤(13)中的以ft为符号速率，根据给定的伪随机序列多项式，实时计算加扰伪码序列，并和除附属同步标识符外的传输帧数据域进行求模二加运算，完成数据加扰过程；具体为: 根据伪随机序列多项式F (X) = x8+x7+x5+x3+l搭建反馈移位寄存器，在伪随机序列输出第一个比特之前，反馈移位寄存器各级初始化为全“ I” ； 利用伪随机序列多项式，产生近似高斯白噪声的加扰序列，加扰序列的第一个比特与传输帧的第一个比特进行模二加运算，伪随机序列的第二个比特与传送帧的第二个比特进行模二加运算，依次类推，完成测控信道数据随机化处理，且不对帧同步字加扰。
【文档编号】H04B7/185GK104202116SQ201410353578
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】赵鸿, 王伟, 吕晶晶, 刘瑞竹, 聂少军 申请人:西安空间无线电技术研究所