一种兼容FDD及TDD的集成灵活通信系统的制作方法

本发明涉及一种兼容fdd及tdd的集成灵活通信系统，属于深空探测临近空间通信组网领域。

背景技术：

1、在我国探月工程中，涉及月球临近空间范围内多个节点之间的大吞吐率通信组网，主要功能包括：①在临近空间范围内，完成基于ccsds proximity-1全双工模式下点对点之间的高效通信；②在月球表面，完成多节点之间的灵活柔性组网。ccsds proximity-1协议层包括主要两大部分：数据链路层和物理层。其中数据链路层分为五个功能独立的子层，包括传输帧子层(frame sub-layer)、介质访问控制子层(mac sub-layer)、编码与同步子层(c&s sub-layer)、数据业务子层(data services sub-layer)与输入输出子层(i/osub-layer)。月面多节点之间的灵活柔性组网为tdd通信体制，包括物理层、数据链路层和网络层。由于我国探月工程对产品小型化和低功耗的极其严苛的要求，且需要支持ccsdsproximity-1体制(两种fdd节点)和基于tdd的月面灵活组网，对处理资源的需求极大，因此传统的体制协议实现方式(fpga+cpu)已不能适应探月工程的要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种兼容fdd及tdd的集成灵活通信系统。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种兼容fdd及tdd的集成灵活通信系统，包括：收发信机a和收发信机b，收发信机a包括：射频发射单元a、射频接收单元a、连续信号处理单元a、特殊信号处理单元a、突发信号处理单元a和状态机控制单元a；收发信机b包括：射频发射单元b、射频接收单元b、连续信号处理单元b、特殊信号处理单元b、突发信号处理单元b和状态机控制单元b。

4、当收发信机a状态机控制单元a接收到外部启动fdd模式的控制信号后，首先将特殊信号处理单元a复位，使其处于低功耗模式，其次将射频发射单元a和射频接收单元a配置为呼叫信道，并按照控制信号中规定的前返向速率、前返向编码方式和业务信道号生成v3传输帧的数据域，发送至突发信号处理单元a，突发信号处理单元a成功接收后，对输入的数据进行计数并提取出v3传输帧数据域的长度，填入至帧头中的帧长度区域和帧序列号区域，并生成临近空间链路传输单元，发送至射频发射单元a。射频发射单元a接收到临近空间链路传输单元后，对其进行卷积编码，以1kbps的速率生成hail p-frame，并将其调制至射频信号后发送至收发信机b的射频接收单元b。

5、收发信机b中，当其状态机控制单元b接收到外部启动fdd模式的控制信号后，首先将特殊信号处理单元b复位，使其处于低功耗模式，其次将射频发射单元b和射频接收单元b配置为呼叫信道，等待收发信机a发起呼叫。当射频接收单元b接收到hail p-frame后，对其进行译码并将得到的临近空间链路传输单元发送至突发信号处理单元b，突发信号处理单元b首先确定临近空间链路传输单元中asm头的位置，其次从v3传输帧的帧头中读取出帧长度信息，从而提取v3传输帧进行crc校验，校验通过后从v3传输帧的数据域解析出前返向速率、前返向编码方式和业务信道号，并将其发送至状态机控制单元b。状态机控制单元b接收到前返向速率、前返向编码方式和业务信道号后，将返向速率、返向编码方式和业务信道号配置给射频发射单元b，将前向速率、前向编码方式和业务信道号配置给射频接收单元b，随后将拆分后的外部有效帧发送至连续信号处理单元b，连续信号处理单元b对输入的数据块进行计数并提取出其长度，填入至帧头中的帧长度区域和帧序列号区域，并生成临近空间链路传输单元，发送至射频发射单元b。射频发射单元b接收到临近空间链路传输单元后，按照配置后的编码方式、速率及业务信道号生成u-frame，并将其调制至射频信号后发送至收发信机a的射频接收单元a。

6、收发信机a中，当射频发射单元a将hail p-frame发出后，状态机控制单元a将外部控制信号中的返向速率、返向编码方式和业务信道号配置给射频接收单元a，将前向速率、前向编码方式和业务信道号配置给射频发射单元a，随后将拆分后的外部有效帧发送至连续信号处理单元a，连续信号处理单元a对输入的数据块进行计数并提取出其长度，填入至帧头中的帧长度区域和帧序列号区域，并生成临近空间链路传输单元，发送至射频发射单元a。射频发射单元a接收到临近空间链路传输单元后，按照配置后的编码方式、速率及业务信道号生成u-frame，并将其调制至射频信号后发送至收发信机b的射频接收单元b。至此，fdd通信系统流程结束。

7、当收发信机a状态机控制单元a接收到外部启动tdd模式的控制信号后，首先将连续信号处理单元a复位，使其处于低功耗模式，随后将外部控制信号中的返向速率、返向编码方式和业务信道号配置给射频接收单元a，将前向速率、前向编码方式和业务信道号配置给射频发射单元a，除此之外，将前向发送时长t前向和前向帧时标发送至射频发射单元a，将返向发送时长t返向和返向帧时标发送至射频接收单元a。最后将外部有效帧、前向速率及前向发送时长t前向发送至特殊信号处理单元a，特殊信号处理单元a成功接收后，通过tdd数据截取算法完成对外部有效帧的拆分，并将拆分后的外部有效帧在下一个前向帧时标前发送至突发信号处理单元a，突发信号处理单元a对输入的拆分后的外部有效帧进行计数并提取出其长度，填入至帧头中的帧长度区域和帧序列号区域，并生成临近空间链路传输单元，发送至射频发射单元a。射频发射单元a接收到临近空间链路传输单元后，按照配置后的编码方式、速率及业务信道号生成u-frame，并在前向帧时标后将其调制至射频信号后发送至收发信机b的射频接收单元b。

8、收发信机b中，当其状态机控制单元b接收到外部启动tdd模式的控制信号后，首先将连续信号处理单元b复位，使其处于低功耗模式，随后将外部控制信号中的返向速率、返向编码方式和业务信道号配置给射频发射单元b，将前向速率、前向编码方式和业务信道号配置给射频接收单元b，除此之外，将前向发送时长t前向和前向帧时标发送至射频接收单元b，将返向发送时长t返向和返向帧时标发送至射频发射单元b。最后将外部有效帧、返向速率及返向发送时长t返向发送至特殊信号处理单元b，特殊信号处理单元b成功接收后，通过tdd数据截取算法完成对外部有效帧的拆分，并将拆分后的外部有效帧在下一个返向帧时标前发送至突发信号处理单元b，突发信号处理单元b对输入的拆分后的外部有效帧进行计数并提取出其长度，填入至帧头中的帧长度区域和帧序列号区域，并生成临近空间链路传输单元，发送至射频发射单元b。射频发射单元b接收到临近空间链路传输单元后，按照配置后的编码方式、速率及业务信道号生成u-frame，并在返向帧时标后将其调制至射频信号后发送至收发信机a的射频接收单元a。至此，tdd通信系统流程结束。

9、优选的，呼叫信道，具体为ccsds proximity-1协议中规定的hailing channel，即信道1、1kbps及卷积编译码。

10、优选的，v3传输帧，具体为version-3transfer frame，其由帧头和数据域组成，其中帧头为5个字节，数据域为1～2043字节。

11、优选的，临近空间链路传输单元，具体为proximity link transmission unit，其由3字节的asm头、v3传输帧和4字节的crc检验位组成。

12、优选的，hail p-frame，具体为以v3传输帧形式传输的控制信号，用于告知对方收发信机业务信道的频点、前返向速率及编码方式。

13、优选的，拆分后的外部有效帧，具体为将外部有效帧以最大长度不超过2043字节的形式进行拆分，一般拆分后的外部有效帧长度为2的整数幂。

14、优选的，u-frame，具体为以v3传输帧形式传输的用户数据信号。

15、优选的，前向帧时标，具体为前向通信的时间起始点。

16、优选的，返向帧时标，具体为返向通信的时间起始点。

17、优选的，tdd数据截取算法，具体为前/返向速率×前/返向发送时长×(1-η)/8，并向下取整至2的整次幂，其中η为时间保护间隔。

18、本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

19、(1)通过将fdd通信系统和tdd通信系统中各子层的连续信号处理功能集成至连续信号处理单元，大幅节约了fpga(field-programmable gate array)中的slice及ram资源。

20、(2)通过将fdd通信系统和tdd通信系统中各子层的突发信号处理功能集成至突发信号处理单元，大幅节约了fpga(field-programmable gate array)中的slice及dsp资源。

21、(3)状态机控制单元将fdd通信系统和tdd通信系统中各子层的控制功能及协议处理功能进行了集成，并以状态机的形式进行灵活切换，规避了cpu的使用。

22、(4)状态机控制单元按照分时原则对block ram等资源进行合并，大幅节约了fpga中的ram资源。

23、(5)本发明可应用在以月球为代表的深空探测中，体现了深空探测任务中产品最优、资源最优的设计理念。