[发明专利]一种基于Turbo编码的测控数传一体化方法

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。

主权项

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＝K1×fi，ft＝K2×fi，fg＝K3×fi，fi＝K4×2Hz，其中K1、K2、K3和K4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ft1；所述传输帧为扩频应答机的输出数据帧；将ft1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(6)，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ft1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ft1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ft1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。