[发明专利]近地遥感卫星可变编码调制数据传输组帧系统及组帧方法

说明书

本发明属于近地遥感卫星的数据传输技术领域，具体地说，涉及一种近地遥感卫星可变编码调制数据传输组帧系统，包括：传输帧组帧模块和物理帧组帧模块；该传输帧组帧模块，用于对星上有效载荷数据进行拆分后再重新合并，得到多个K比特的基带帧；对每一个基带帧进行BB加扰后，再进行BCH编码和LDPC编码，得到多个数据传输帧，并将其进行数据交织；该物理帧组帧模块，用于对每一个数据交织后的数据传输帧进行码型映射后再进行重新分配，得到N个特定调制方式的数据帧；在第一个特定调制方式的数据帧增设物理帧头，在之后剩余的N‑1个特定调制方式的数据帧之间添加导频；对除去物理帧头外的传输帧数据进行物理层加扰和基带成形滤波。

技术领域

本发明属于近地遥感卫星的数据传输技术领域，具体地说，涉及近地遥感卫星可变编码调制数据传输组帧系统及组帧方法。

背景技术

随着遥感卫星高分辨率图像及综合遥感有效载荷技术的发展，卫星对地面的数据传输能力不断面临技术上的新挑战。面对有效载荷数传码速率达到数Gbps的需求，地面站能力、信道编码能力已经接近技术实现的极限；现有常规数传技术要提高数传能力，对信道及卫星资源需求很大，信道带宽及发射功率已经成为资源瓶颈。

根据卫星运行轨道的固有规律，近地遥感卫星在通过地面站的过程中出现一个通信距离随着地面站天线不同仰角而变化的情景，在通信链路上形成了链路增益余量的变化。由于传统卫星数传链路是根据最小的链路余量选择编码调制方式、确定星载发射功率；当地面天线仰角增大时，通信距离缩短，使得链路余量变大，这必然导致较大的发射功率浪费；VCM(Variable Coding Modulation，可变编码调制)技术正是利用这部分链路增益余量得以传输更高的数据率。

在VCM的具体实现过程中，统一、规范化组帧方案，是首要且必须的环节，这涉及到星上系统、地面接收系统、科学应用系统多方协调，需要与现有地面接收设备兼容，以免影响数据传输。帧结构设计对于整个地面接收系统的性能是非常关键的，帧格式设计的越好，则造就的接收机的性能就越高，还能够以低成本和最低开销，实现快速帧捕获和可靠跟踪(时间和频率锁定)，改进系统误码率性能。而且，对于VCM帧结构的设计，需要在满足通用国际标准的基础上，兼容常规编码调制体制下的上层数据包格式。

现有的组帧方式存在串联级联卷积码标准、BCH外码和LDPC内码的级联编码标准等多种标准并存，每种标准制定的组帧方案抽象繁杂，编码调制方式不统一，并且没有明确清晰的实施过程，不利于星上发射与地面接收系统的实现。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了近地遥感卫星可变编码调制数据传输组帧系统，该系统是基于DVB-S2协议，该系统包括：传输帧组帧模块和物理帧组帧模块；

所述传输帧组帧模块，用于对星上有效载荷数据进行拆分后再重新合并，得到多个K比特的基带帧；对每一个基带帧进行BB加扰，得到多个BB加扰后的基带帧；对每一个BB加扰后的基带帧进行BCH编码和LDPC编码，得到附加BCH编码和LDPC编码的长度为L的基带帧，并将其作为数据传输帧，进而得到多个数据传输帧；将得到的多个数据传输帧进行数据交织，得到多个数据交织后的数据传输帧；

所述物理帧组帧模块，用于对每一个数据交织后的数据传输帧进行码型映射，得到M组传输帧数据；对M组传输帧数据进行重新分配，得到N个特定调制方式的数据帧；在第一个特定调制方式的数据帧增设物理帧头，在之后剩余的N-1个特定调制方式的数据帧之间添加导频，得到带有物理帧头的传输帧数据；对每个带有物理帧头的传输帧数据，对除去物理帧头外的传输帧数据进行物理层加扰和基带成形滤波，得到滤波传输帧数据，完成数据传输的组帧。

作为上述技术方案的改进之一，所述传输帧组帧模块包括：AOS数据帧重组基带帧单元、基带帧加扰单元、BCH编码单元、LDPC编码单元和数据交织单元；

所述AOS数据帧重组基带帧单元，用于对星上有效载荷数据进行拆分，得到多个AOS数据帧，将多个AOS数据帧进行重新合并，得到多个K比特的基带帧；