GBT 43423-2023 空間數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng) 深空光通信編碼與同步

空間數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng)深空光通信編碼與同步2023-11-27發(fā)布2024-03-01實施國家標準化管理委員會I前言 l2規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14縮略語 15總則 25.1體系結構 25.2功能 35.3下行數(shù)據(jù)編碼與同步子層內部組織 35.4上行信標和可選伴隨AOS/USLP傳送幀的編碼與同步子層內部組織 55.5位序號的約定 66下行數(shù)據(jù)的編碼與同步 66.1信號說明 66.2傳送幀 76.3附加同步標識 76.4分塊器 86.5偽隨機發(fā)生器 96.6添加循環(huán)冗余校驗(CRC) 96.7添加終止二進制位 6.8SCPPM編碼器 6.9信道交織器 6.10碼同步標識 6.11重復 6.12時隙映射器 6.13插入保護時隙 6.14傳送幀有效性確認 6.15序列指示 7上行信標和可選伴隨數(shù)據(jù)傳送幀的編碼與同步 7.2信標信號 7.3編碼與同步子層輸入 7.4附加同步標識 7.5分塊器 Ⅱ7.6LDPC編碼器 7.7偽隨機發(fā)生器 7.8信道交織器 7.9碼字同步標識 7.10PN擴頻器 7.112-PPM時隙映射器 7.12插入保護時隙 7.13AOS/USLP傳送幀有效性確認和序列指示 8管理參數(shù) 8.1管理參數(shù)說明 8.2下行數(shù)據(jù)管理參數(shù) 8.3上行數(shù)據(jù)管理參數(shù) 附錄A(規(guī)范性)服務定義 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國宇航技術及其應用標準化技術委員會(SAC/TC425)提出并歸口。本文件起草單位：北京空間飛行器總體設計部、北京衛(wèi)星信息工程研究所、西安空間無線電技術研究所、南京大學、山東瑞鑫地理信息工程有限公司、中國航天標準化研究所、天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司、杭州潤州光電技術有限公司。1空間數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng)深空光通信編碼與同步本文件描述了空間數(shù)據(jù)與信息傳輸領域深空任務背景下空間對地光通信中數(shù)據(jù)鏈路層編碼與同步子層的功能、下行數(shù)據(jù)的編碼與同步、上行信標和可選伴隨數(shù)據(jù)傳送的編碼與同步以及管理參數(shù)。本文件適用于深空激光通信領域通過大氣信道傳輸?shù)目諏Φ睾偷貙請鼍暗母吖庾有舒溌?，其他應用參考使用?規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T42041—2022航天術語空間數(shù)據(jù)與信息傳輸GB/T43372—2023空間數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng)深空光通信物理層3術語和定義GB/T42041—2022界定的以及下列術語和定義適用于本文件。編碼碼率coderate編碼器輸入信息符號的平均數(shù)與相應輸出符號平均數(shù)之比。碼字codeword編碼后輸出、在譯碼時作為一個整體處理的數(shù)據(jù)序列。在信息碼序列中加入的多余碼元(校驗元)與當前的若干信息碼元以及以前的若干信息碼元存在某種函數(shù)關系的一種糾錯碼。同步標識傳送幀synchronization-markedtransferframe;SMTF由附加同步標識(ASM)和傳送幀組成的數(shù)據(jù)單元。4縮略語下列縮略語適用于本文件。2AOS:高級在軌系統(tǒng)(AdvancedOrbitingSystems)ASM:附加同步標識(AttachedSynchronizationMarker)CRC:循環(huán)冗余校驗碼(CyclicRedundancyCheck)CSM:碼同步標識(CodewordSynchronizationMarker)FECF:幀差錯控制域(FrameErrorControlField)LDPC:低密度奇偶校驗碼(Low-DensityParity-Check)MSB:最高有效位(MostSignificantBit)OSI:開放系統(tǒng)互連(OpenSystemInterconnection)PN:偽隨機噪聲(Pseudo-randomNoise)PPM:脈沖位置調制(PulsePositionModulation)SCPPM:串行級聯(lián)卷積碼脈沖位置調制(SeriallyconcatenatedConvolutionallycodedPulseSMCW:同步標識碼字(Synchronization-MarkedCodeWord)SMTF:同步標識傳送幀(Synchronization-MarkedTransferFrame)TM:遙測(Telemetry)USLP:統(tǒng)一空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(UnifiedSpacedataLinkProtocol)5.1體系結構圖1描述了本文件與OSI分層的關系?？臻g數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議把數(shù)據(jù)鏈路層分為同步與信道編碼子層和數(shù)據(jù)鏈路子層協(xié)議，其中，數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層提供傳送幀的生成功能。OSI分層網絡及以上層數(shù)據(jù)鏈路層物理層空問數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng)分層網絡及以上層數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層同步與信道綿碼子層物理層空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議遙測空問數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議/高級在軌系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議/統(tǒng)一空間數(shù)據(jù)性路協(xié)議深空光通信編碼與同步子層協(xié)議深空光通信物理層協(xié)議深空光通信編碼與同步子層所支持的空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議包括TM空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(見GB/T39351—2020)、AOS空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(見GB/T39345—2020)和USLP(見GB/T42040-2022)。光通信編碼與同步對固定長度的傳送幀提供以恒定的幀速率在空間鏈路的物理信道上的傳輸本文件規(guī)定的深空光通信編碼與同步協(xié)議為傳送幀在深空鏈路上的傳送提供同步與信道編碼功3能，包括信道編碼、同步和傳送幀有效性確認。GB/T43372—2023規(guī)定了傳送幀(包括下行數(shù)據(jù)、上行信標與可選伴隨數(shù)據(jù))的物理特征。在實際應用中，地面站將信標和可選數(shù)據(jù)發(fā)射至航天器，航天器將下行數(shù)據(jù)信號發(fā)射到地面站。深空光通信系統(tǒng)架構如圖2所示。在整個通信會話過程中，地面站終端A發(fā)送信標以及可選伴隨AOS傳送幀或USLP傳送幀數(shù)據(jù)。星上終端B接收機鎖定信標，并利用其輔助光通信終端發(fā)射機精準瞄準。同時，上行可選伴隨AOS傳送幀或USLP傳送幀被星上終端B在軌譯碼。星上終端B發(fā)射OTM傳送幀、AOS傳送幀或固定長度USLP傳送幀，地面站終端A接收OTM傳送幀、AOS傳送幀或固定長度USLP傳送幀。深空光通信編碼與同步子層用于傳輸深空鏈路上的傳送幀，提供以下功能：a)信道編碼；b)同步；c)傳送幀有效性確認。墾上終端墾上終端B發(fā)射機下行光遙測傳送幀、AOS傳送幀或USI.P傳送幀接收機發(fā)射機地面站終端A上行信標和可選伴隨AOS或USI.P傳送幀接收機圖2深空光通信系統(tǒng)架構星上終端B向地面站終端A發(fā)射的下行數(shù)據(jù)(包括空間對地面的下行鏈路OTM傳送幀、AOS傳送幀或固定長度USLP傳送幀)的編碼與同步特性見第6章，地面站終端A向星上終端B發(fā)送上行信標和可選伴隨AOS傳送幀或USLP傳送幀的編碼與同步特性見第7章。注：本文件未規(guī)定鏈路的方向或幾何形狀。在每次通信會話期間，上述信號傳送可同時在鏈路的兩端持續(xù)發(fā)生。5.3下行數(shù)據(jù)編碼與同步子層內部組織5.3.1發(fā)送端傳送幀內部組織圖3為下行發(fā)送端編碼與同步子層內部組織流程圖，主要描述了各功能之間的邏輯關系。在發(fā)送端，編碼與同步子層接收來自數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層長度固定且速率恒定的傳送幀，根據(jù)任務選擇執(zhí)行功能，向物理層提供二進制向量，以指定包含光脈沖的時隙。注：圖3所示內容并不表示實際系統(tǒng)中硬件和軟件的配置。4從數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層AOS傳送幀或[ISI.P傳編碼與同步功能圖3下行發(fā)送端編碼與同步子層內部組織流程圖5.3.2接收端傳送幀內部組織圖4為下行接收端編碼與同步子層內部組織流程圖，主要描述了子層所執(zhí)行的功能以及功能之間的邏輯關系。在接收端，編碼與同步子層接收物理層輸出，運行任務所選功能。終端接收機輸出是指已接收傳輸每個時隙的時隙測量結果，包括終端接收機對光信號強度、觀測到的光子數(shù)量或相關統(tǒng)計的評估。碼字同步與SCPPM解碼是其中的一項功能，此功能可恢復SMTF。SMTF中所出現(xiàn)的同步標識可以同步、恢復每個傳送幀，傳送幀與質量指示和序列指示一起發(fā)送至數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層。注：圖4所示內容并不表示實際系統(tǒng)中硬件和軟件的配置。深空光通信與射頻通信的協(xié)議標準的分層有所不同，深空光通信將信號的解調制功能定義在編碼與同步子層之中，而非在物理層。到數(shù)據(jù)鏈路層傳送幀質量指示序列指示解調、同步、譯碼和有效性確認功能時隙測量數(shù)據(jù)從接收機輸山下行接收端編碼與同步子層內部組織流程圖SCPPM解碼、傳送幀恢復后，接收端的協(xié)議上層需確認恢復后的每個傳送幀是否可作為有效的數(shù)據(jù)單元。進行傳送幀有效性確認，同時生成質量指示。SCPPM解碼器決定SCPPM每個碼字是否解碼正確。從正確解碼的SCPPM碼字中恢復的傳送5幀標記為合格幀，從一個或多個解碼不正確碼字中恢復的傳送幀標記為無效幀。使用ASM同步傳送幀的方法，見6.3。5.4上行信標和可選伴隨AOS/USLP傳送幀的編碼與同步子層內部組織5.4.1發(fā)送端傳送幀內部組織圖5為上行發(fā)送端的內部組織圖，主要描述了編碼與同步子層所進行的功能以及功能之間的邏輯關系，在發(fā)送端，編碼與同步子層接收來自數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層的固定長度AOS/USLP傳送幀。然后，編碼與同步子層執(zhí)行任務所選功能，生成LDPC編碼的SMCW。SMCW是PN擴頻映射到二進制脈沖位置調制(2-PPM)的符號。隨后將兩個保護時隙插入2-PPM符號流，發(fā)送到物理層。注：圖5所示內容不具體指向真實系統(tǒng)中的任何硬件或軟件配置。從數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議AOS/[ISLP傳送幀編碼和同步功能到物理層的二進制向量圖5上行發(fā)送端內部組織圖5.4.2接收端傳送幀內部組織5.4.2.1上行接收端流程說明圖6為上行接收端內部組織圖，該圖展示了子層所進行的功能以及功能之間的邏輯關系，接收端編碼與同步子層接收來自物理層接收器的輸出，執(zhí)行任務所選功能。這些功能包括2-PPM、碼字同步、LDPC解碼和AOS傳送幀同步。AOS/USLP傳送幀恢復后，與質量指示和序列指示一起發(fā)送至數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層。注：圖6所示內容不具體指向真實系統(tǒng)中的任何硬件或軟件配置。6到數(shù)據(jù)鏈路層傳送幀質量指示序列指示解調、同步和譯碼功能時隙測量從接收機輸出圖6上行接收端內部組織圖使用ASM同步傳送幀的方法，見6.3。5.5位序號的約定本文件采用下述位序號的約定，以便識別Nbit數(shù)據(jù)域中的各位。對Nbit數(shù)據(jù)的高低位遵守下述約定：第1個傳送的bit稱之為bit0,緊接的bit定義為bit1,這樣依次到bitN-1。當該數(shù)據(jù)域用作表示一個二進制值時(例如計數(shù)器),MSB是該數(shù)據(jù)域最先傳送位，也就是bit0,如圖7所示。根據(jù)通信慣例，1個字節(jié)為8bit。圖7位序號的約定6下行數(shù)據(jù)的編碼與同步6.1信號說明下行以TM、AOS/USLP傳送幀作為輸入，產生一個指示脈沖時隙位置的二進制向量輸出到物理層。圖8為下行數(shù)據(jù)傳送功能流程圖。該圖標識出了該子層的功能及功能之間的邏輯關系。功能模塊的選擇取決于實際任務，并不是所有的功能都將出現(xiàn)在編碼和同步子層中。7分塊器HCgRc1…Rad,hd'.….uegte,…SRe-1f2gif…kf添加碼字同業(yè)試B,9u…9irASt;Rp2Shv1,…9p^KNn;-SCPPM編碼器碼交織器累加器圖8下行數(shù)據(jù)傳送功能流程圖如圖8所示，每個傳送幀的前端都包含一個ASM。6.3中規(guī)定了ASM的生成與插入方式，由ASM和傳送幀組成的數(shù)據(jù)單元稱為SMTF。SMTF數(shù)據(jù)流被分割成信息塊并做偽隨機化。隨后每個偽隨機化后的信息塊被添加上循環(huán)冗余校驗和終止位，作為信道編碼器的輸入。由生成碼字組成的PPM符號進行交織，在每個交織碼字前附加一個CSM。每個PPM符號被重復并映射成長度為M的二進制向量，并生成脈沖時隙向量。在每個PPM符號后插入保護時隙。地面接收端需要兩級同步，即碼字同步(由CSM識別)和傳送幀同步(由ASM識別)。通過識別符號流中特定的同步碼來實現(xiàn)CSM同步，再通過進一步核驗完成同步驗證。6.2傳送幀編碼和同步子層的輸入為傳送幀序列，其結構可用公式(1)表示：ta=Ma°,9ta1, ,ia',…,9ta^-1……(1)對于i?{0,1, ,A—1},第i個傳送幀ia′用公式(2)表示： ,Ra1(j),…,Ma1(T;-1)………………(2)式中：Ra(j)∈{0,1)——第i個幀的第jbit;T;——第i個幀的位數(shù)。6.3附加同步標識在每個傳送幀的前面加入一個32bit的ASM,形成一個SMTF,其中ASM是固定的32bit的同步8標識，序列為：s=s?,s?,…,sa,用十六進制符號表示1ACFFC1D。對于ie{0,1,…,A—1},第i個SMTF的b'用公式(3)和公式(4)表示：b1=Nb'(0),b(1),…,附加ASM序列的SMTF結構如圖9所示?！瓐D9附加ASM序列的SMTF結構圖6.4分塊器6.4.1分塊長度決定，見表1,r為SMTF序列被分割成長度為k的信息塊，其中k由編碼碼率r決定，見表1,r為管理參數(shù)。最后一個信息塊的長度可能小于k。表1信息塊定義編碼碼率r信息塊大小k添加CRC-32和2bit終止符后的信息塊長度分塊器的輸出應以最少數(shù)量的“0”進行補零，使其長度為k的倍數(shù)。通過分塊和補零后分塊器輸出如圖10所示。圖10分塊器輸出示意圖可看作一個具有相同順序的二進制一維向量，可用公式(5)表示：9GB/T43423—2023式中：B——9ib'包含的bit數(shù)的和。序列9ib的末尾用最小數(shù)量的“0”填充，使其長度為k的整數(shù)倍。填充“0”后，序列9ib可用公式(6)～公式(8)表示：=b(0),Rb(1),…,Rb(j),…,Rb(B+P-1)………………(6)P=min{p:k|B+p}分塊器將9b分為C=(B+P)/k個分塊并重新編號，每個分塊長度為k的9ic可用公式(9)～公式(11)表示：9ic=ic°,9ic1, ,ic',…,9icC-1………(9)對于iε{0,1, ,C-1},第i個分塊表示為：c1=c(0),c(1), ,Mc(j),…,c(k-1)……………對于j∈{0,1,…,k—1},第i個分塊第j個符號表示為：6.5偽隨機發(fā)生器實現(xiàn)偽隨機化的方式是將分塊器輸出的每一個大小為kbit的信息塊與標準的偽隨機序列逐位進行異或運算，經過一個偽隨機序列周期(255bit)后繼續(xù)重復循環(huán)，直到信息塊結束為止，偽隨機發(fā)生器數(shù)據(jù)流程圖如圖11所示。信息塊十偽隨機化的信息以偽隨兒序列在輪入信息塊之前，初始化為“全1”狀態(tài)圖11偽隨機發(fā)生器數(shù)據(jù)流程圖對于iε{0,1,…,C—1},第i個偽隨機信息塊用公式(12)表示：id1=xd(0),nd(1),…,id(j),…,md(k-1)……(12)對于j∈{0,1,…,k—1},第i個信息塊第jbit用公式(13)表示：偽隨機序列p(j)的定義見GB/T39351—2020中11.4。6.6添加循環(huán)冗余校驗(CRC)每個偽隨機化信息塊的末尾需要添加32bit的循環(huán)冗余校驗位(32-CRC),如圖12所示。x?xlx-2x1Xl!xHxl:*章x1?x18T-19Ax27 √y?Y_ dx1 √y?Y_ dx1 圖1232-CRC生成示意圖he(0),he(1)…Re(k+31)GB/T43423—202332-CRC二進制位的計算為：第i個添加了32-CRC的偽隨機化信息塊用公式(14)和公式(15)表示：xe1=πe(0),πe(1), ,πe(j),…,me(k+31)……(14) 對于iε{0,1,…,C-1},第i個偽隨機化信息塊id`用32個“0”填充，多項式用公式(16)表示：id'[X]=%d(0)X+31+%d(1)X+30+…+Md1(k-1)X32 (16)32-CRC二進制位多項式用公式(17)表示：x(X)=z6X31+x{X0+ 并且由公式(18)和公式(19)計算得出： h(X)=X32+X29+X18+X14+X3+1 (19)項的移位寄存器初始化為“全1”狀態(tài)。6.7添加終止二進制位在每個帶有32-CRC的偽隨機化信息塊后端添加2個“0”,產生一組長度為k=k+34bit的信息塊，對于i∈{0,1,…,C—1},輸入SCPPM編碼器的第i個信息塊用公式(20)和公式(21)表示：tf1=%f'(0),πf'(1), (21)這些信息塊被稱為SCPPM編碼器輸入信息塊。帶有32-CRC和二進制終止位的偽隨機化信息塊如圖13所示。人nd'(0)Rd'(1)nd'(2)32-CRC人圖13SCPPM編碼器輸入信息塊6.8SCPPM編碼器6.8.1SCPPM編碼器的結構SCPPM編碼器的結構如圖14所示。每個SCPPM編碼器輸入信息塊的長度為k=15120r(見表1),外碼編碼器產生15120個二進制卷積編碼符號，編碼符號經交織、累加后映射為PPM符號。GB/T43423—202315120個15120個15120/logg(u)個+M進制符號PPM映射外碼編碼器內碼編碼器二進制數(shù)15120個編碼符號卷積編碼器碼交織圖14SCPPM編碼器結構示意圖SCPPM外碼是一個約束長度為3的卷積碼，其生成多項式可用公式(22)表示：g1)(D)=1+D2g(2)(D)=1+D+D2 g3(D)=1+D+D2該生成多項式用八進制記數(shù)法記為[5,7,7]。母碼編碼碼率為1/3的卷積編碼器如圖15所示?！鶵h(3j-2)-mf()Rf'(-1)pf((j-2)++af^ü)-十圖15母碼編碼碼率為1/3的卷積編碼器SCPPM編碼器的第i個二進制輸入信息塊的第j個符號mfí(j)進入卷積編碼器后，產生3個編碼符號沉h(3j),Rh(3j+1),Rh(3j+2)分別對應多項式g(1(D)、g(2)(D)、g(3)(D),πf'的所有k9th1=Gh(0),Rh(1),…,Rh(3k-1)………………(23)使用表2中給出的刪余模式，可以對編碼碼率為1/3的碼進行刪余，得到編碼碼率為1/2碼或2/3碼。刪余操作流程見圖16。表2卷積編碼器刪余模式編碼碼率P?P111111110110110010GB/T43423—2023j-0if(Pmmods=1)j←j+1endifendfor圖16刪余操作流程圖刪余得到的第i個卷積碼字用公式(24)表示：9th1=Rh(0),咒h1(1),…,Rh1(15119)…(24)無論何種編碼碼率對應的k取值，都會使卷積碼的碼字長度為15120。6.8.3編碼交織器每個長度為15120bit的卷積碼字需要通過一個深度為15120bit的塊交織器進行置換，對于ie{0,1,…,C-1},第i個交織碼字用公式(25)表示：I1=l(0),l(1), 對于jε{0,1, ,15119},第i個交織碼字的第j個碼符號用公式(26)和公式(27)表示：l(j)=Rh(π[j]) 其中：π[j]=(11j+210j2)mod15120…………(27)交織器可以通過將碼符號從位置“0”到位置“15119”順序寫入，并以交織順序從位置π(0)到π(15119)讀出來實現(xiàn)。編碼交織器是SCPPM編碼器的一部分，與信道交織器無關。6.8.4累加器交織卷積碼字進入一個編碼碼率為1且傳遞函數(shù)為1/(1+D)的累加器，如圖17所示。圖17累加器在對每個交織卷積碼字進行編碼之前，累加器應初始化為“全0”狀態(tài)，具體如下：對于第i個碼字，累加器的第j個輸出，由公式(28)給出：6.8.5PPM符號映射器累加器輸出的碼符號被映射為M階PPM符號，其中M∈{4,8,16,32,64,128,256}是一個管理參a)每m=log?(M)個二進制符號被組合在一起映射為一個PPM中的一個整數(shù)值。輸出SCPPM碼字序列q°,9πq1,πq-1,符號，該符號為{0,1,…,M—1}每個碼字包含PPM符號。b)對于jε{0,1,…,S-1},第i個SCPPM碼字的第j個PPM符號為公式(29):示例：當M=16,累加器輸出為：6.9信道交織器6.9.1信道交織器工作原理PPM符號9iq序列通過卷積交織器進行信道交織，如圖18所示。圖18卷積信道交織器作由PPM符號組成的一維向量，用公式(30)和公式(31)表示：nq=Rq(0),mq(1),…,Rq(CS-1)…(30)對于i∈{0,1,…,C-1}和j?{0,1,…,S-1},mq(iS+j)=πq1(j)………………(31)包含長度為iB的移位寄存器，這表示其緩存iB個PPM符號。在信道交織之前，圖18的移位寄存器可能處于任意狀態(tài)。GB/T43423—20236.9.3信道交織器操作6.9.3.1信道交織的位置連接寄存器，同樣從第0行開始，以循環(huán)遞增的順序，被多路復用至輸出端。在信道交織器的每一步操作中，多路分解器和多路復用器都應連接在同一行中。交織器的第i個輸出可用公式(32)表示：Mr(i)=πq(o[i])…………(32)其中，σ[i]以遞歸形式定義為公式(33):o[i]取負值時，對應交織器寄存器的初始存儲值；σ[i]取大于CS-1的值時，對應寄存器的結束存儲值。在這些情況下，Rr(i)可能是任何值。Rr(0),Rr(1),RF(2),R(3),Rr(4),Mr(5),Rr(6),R(7),Rr(8),Rr(9),r(10),…=Rg(0),9q(-3),Rg(-6),Rg(-9),9q(4),Rg(1),Rg(-2),q(-5),hg(8),Rg(5),Rq(2),…6.9.3.2信道交織器操作完成當最后一個符號Rq(CS-1)輸入之后，交織器應在Rq(CS-1)被輸出之前執(zhí)行另外的BN(N-1)步操作。因此，輸出比輸入多BN(N-1)個符號。信道交織器的輸出可用公式(34)表示：9r=%r(0),Mr(1),…,Mr(SC+BN[N-1]-1)……(34)對于iε{0,1,…,SC+BN[N-1]-1},第i個交織器輸出定義見6.9.3.1。6.9.3.3信道交織器輸出重新編序形成的交織碼字可將序列9r重新編序為R=C+BN(N-1)/S個信息塊，每個信息塊包含S個符號，可用公式(35)表示：Sr=9ir°,Sir1, ,DtrR-1………(35)對于iε{0,1, ,R-1},第i個信息塊可用公式(36)和公式(37)表示：9ir1=&r(0),r(1), 對于je{0,1,…,S-1},9ir被稱為交織碼字(盡管9ir'包含來自不同SCPPM碼字的符號),包含S個M階PPM符號。因為BN(N-1)是S的倍數(shù)，所以最后一個塊中沒有剩余的PPM符號。6.10碼同步標識在每個交織后的SCPPM碼字前面，加入一個由W個PPM符號組成的CSM。在添加CSM之GB/T43423—2023CSM與交織碼字組合在一起的序列為9is=s°,9is1,…,sR-1。當M≥8時，W為16;當M=4時，W為24。CSM取值可用公式(39)表示：………(39)6.11重復6.12時隙映射器9iu1=Ru1(0),沉u1(1), ,Ru1(M-1)………(41) ,M—1}, (42)6.13插入保護時隙在每個由M個時隙組成的二進制向量9u1后面插入M/4個保護時隙，如圖19所示。得到時隙序列9iv=9tv°,y1,…,9iy2,…,y?R(S+W)-I,其中v′是長度為5M/4的向量，且可用公式(43)圖19插入保護時隙6.14傳送幀有效性確認6.14.1傳送幀有效性確認步驟在地面接收端，傳送幀有效性的確認步驟為：a)實現(xiàn)時隙獲取和符號同步；b)通過CSM進行碼字同步；c)對符號進行解交織；d)對SCPPM碼字進行譯碼和去隨機化；e)通過識別ASM完成SMTF幀同步；f)移除ASM得到傳送幀。如果傳送幀是從一個或多個正確譯碼的SCPPM碼字中恢復的，應標記為有效；如果傳送幀是從一個或多個錯誤譯碼的碼字中恢復的，則應標記為無效。FECF以用來對數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層中的附加幀進行有效性確認。6.15序列指示7上行信標和可選伴隨數(shù)據(jù)傳送幀的編碼與同步7.1信號說明第7章主要是針對上行信標和可選伴隨低速率數(shù)據(jù)傳送的編碼與同步子層的相關要求。但通過將信號時隙分成以更高速率單獨調制的窄時隙，也可兼容高速率數(shù)據(jù)傳送。AOS/USLP傳送幀的操作流程與下行數(shù)據(jù)傳送操作流程一致。與傳統(tǒng)的射頻通信相比，在光通信中航天器通信終端接收機無須接收未調制的上行載波或捕獲序列。7.2信標信號下行數(shù)據(jù)與上行信標在鏈路兩端可同時連續(xù)進行傳輸，上行信標可以包含傳送數(shù)據(jù)，也可以不包含傳送數(shù)據(jù)。當信標不攜帶數(shù)據(jù)時，信標為一個方波信號。當信標攜帶數(shù)據(jù)時，固定長度的AOS/USLP傳送幀將作為編碼和同步子層的輸入，并在輸出端產生指示脈沖時隙位置的二進制向量。圖20給出了可選伴隨AOS/USLP傳送幀數(shù)據(jù)編碼與同步功能實現(xiàn)流程。AOSAOS或USLP|傳送幀附加同步標識分塊器LDPC編碼器(可選)dsd1.添加碼塊同步標識PN擴頻器sfsf…Sf插入保護時隙到物理層的c1-1二進制向縣圖20可選伴隨AOS/USLP傳送幀數(shù)據(jù)編碼與同步功能實現(xiàn)流程圖7.3編碼與同步子層輸入編碼與同步子層的輸入應為AOS/USLP傳送幀。AOS和USLP傳送幀的幀結構規(guī)定分別見GB/T39345—2020和GB/T42040—2022。AOS/USLP傳送幀的長度為固定長度，由管理參數(shù)控制。7.4附加同步標識按照6.3規(guī)定的方式，在每個AOS/USLP傳送幀前端插入ASM,生成SMTF。7.5分塊器7.5.1分塊長度SMTF分割成長度為k∈{64,256,1024}的信息塊，分塊方法見6.4。k為管理參數(shù)。分塊后的數(shù)據(jù)流形成一個連續(xù)的二進制向量序列3a=3a°,3a1……3a^-1。每個信息塊長度為kbit。對于iε{0,1……A—1},第i個分塊可用公式(44)表示為：式中，3a(j)∈{0,1}是第i個信息塊的第jbit。7.5.2補零在傳送結束時，分塊器的輸出應使用最少數(shù)量的“0”進行補零，使輸出長度為k的整數(shù)倍。使用(128,64)、(512,256)或(2048,1024)二進制LDPC碼對每個信息塊3a'進行編碼。對于i?{0,1 A—1},LDPC編碼后的第i個傳送幀可用公式(45)表示： 式中，3b(j)∈{0,1}表示第i個碼字的第jbit。7.7偽隨機發(fā)生器7.7.1偽隨機化每個碼字3b'通過與二進制偽隨機序列p(0),p(1),p(2)……進行異或運算來實現(xiàn)偽隨機化，對于i?{0,1………A-1},j∈{0,1,…,n-1},偽隨機發(fā)生器輸出的第i個碼字可用公式(46)和公式(47)表示：3c1=3c(0),3c(1),…,3c(j),…,3c(n-1)…(46)3c(j)=3b(j)④p(j)……(47)式中④表示異或運算。7.7.2序列規(guī)范偽隨機序列定義見6.5。7.7.3序列初始化7.8信道交織器信道交織器可用于AOS傳送幀，由管理參數(shù)控制。信道交織器對偽隨機化碼字進行操作，見6.9。信道交織器的參數(shù)S為每個AOS傳送幀偽隨機化信道交織器的行數(shù)為N。,信道交織器中的移位寄存器步進增量為B。。信道交織器輸出表示為3d°,3d1……3d',…,3dA-1。7.9碼字同步標識使用(128,64)或(512,256)LDPC碼時，應在每個偽隨機碼字前添加16bit的CSM,CSM的十六進制值為EB90。使用(2048,2014)LDPC碼時，應添加64bit的CSM,CSM的十六進制值為034776C7272895B0。CSM與偽隨機化碼字合并后稱為SMCW。當使用16bit的CSM時，第i個SMCW可用公式(48)GB/T43423—20233e1=3e(0),3e(1), ,3e(j),…,3e1(n+15)……(48){0,1,…,A-1},第i個PN擴頻SMCW表示為3f',對于j∈{0,1,…,(n+16)q。-1},第j個二3f(j)=Se(Lj/qJ)④p(jmodq。)表3PN序列10234011080111001001110011011010000111010100011110110111001001000001001110110100111010000101011101011001011100110011001111000010007.112-PPM時隙映射器 (50)按照公式(51)進行2-PPM調制，將每個二進制符號3f(j)映射成長度為2的向量： (51)3g1=Sgí(0),3g{(0),…,Sg(j),3g{(j),…,Sg,([n+16]qw-1),3g{([n+16]q。-1)7.12插入保護時隙每個2-PPM符號包含2個時隙，在其后面插入兩個時隙的保護時間。對于ie{0,1,…,A—1},Sh1=3g6(0),3gi(0),0,0,3g,(1),3g|(1),0,0,…,Sg,([n+16]q。-1),3g{([n+16]q。-1),0,0…………(53)7.13AOS/USLP傳送幀有效性確認和序列指示接收端使用6.14規(guī)定的流程對AOS/USLP傳送幀進行有效性確認。使用6.15規(guī)定的流程對序列指示進行計算。8管理參數(shù)8.1管理參數(shù)說明同步和信道編碼的相關參數(shù)一般由管理者控制，而不是由線路上的通信協(xié)議直接處理。這些參數(shù)是一些長時間保持不變的參數(shù)，改變這些參數(shù)一般表示與特定任務相關的協(xié)議實體的主要配置發(fā)生了改變。通過使用管理系統(tǒng)，管理者可以將需要的信息傳遞給協(xié)議實體。本章列出了信