基于信噪比估计的流星突发通信协议处理器

摘要

本发明公开了一种基于信噪比估计的流星突发通信协议处理器，它涉及通信领域中抗突发性强，抗快速衰落的流星余迹信道协议处理装置。它由打包器、组织发送器、编码器、发送选择器、信道探测器、快速同步器、解码器、接收合并器、解包器、收应答器、发应答器等部件组成。它发送数据前首先对信噪比进行估计，从而确定是否编码及打孔；接收端采用数据接收合并的技术，能够把接收数据进行自译码或联合译码，完成流星突发通信协议的处理。本发明还具有集成化程度高、电路简单、体积小、使用方便、性能稳定可靠等优点。特别适合于突发性强、衰落快、信道存在时间短的流星余迹信道的协议处理器装置。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域中的一种基于信噪比估计的流星突发通信协议处理器。特别适用于突发性强、衰落快的流星余迹信道作流星突发通信协议处理器装置。

背景技术

数据在突发性强，衰落快的流星余迹信道上传输时，由于接收信噪比的快速下降，会导致接收数据的误码率变化较大，甚至会导致数据传输的随时中断。因此必须采用一定的协议来保证数据的可靠正确传输。由于流星余迹信道是突发的，并且信道存在时间短，因此仅靠前向纠错并不能完成数据的正确传输。而如果仅靠自动重传(ARQ)体制，虽然传输可靠，实现简单，但是需要设置一个反向信道用于传输接收应答，而如果信噪比较低，系统则会由于经常陷入重传而使传输效率变得非常低，因此需要用到两者结合的混合自动重传(HARQ)体制。而传统的混合自动重传(HARQ)体制的帧结构比较固定，不能很好的适应这种突发性强、可用信道时间不确定的流星余迹信道。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种将前向纠错和自动重传两者结合及具有信噪比估计的混合自动请求重传(HARQ)体制的基于信噪比估计的流星突发通信协议处理器。本发明不但能实时估计信噪比，决定发送信息的长度、信息是否需要编码及是否需要打孔，从而有效的提高数据在突发性强，衰落快的流星余迹信道上的传输效率。本发明还具有集成化程度高、电路简单、体积小、使用方便、性能稳定可靠等优点。

本发明的目的是样实现的：本发明包括打包器1、组织发送器2、编码器3、发送选择器4、信道探测器5、快速同步器6、解码器7、接收合并器8、解包器9、收应答器10、发应答器11、电源30；所述的打包器1的输入端口1与输入数据端口A相连，打包器1将从数据端口A输入的数据按照设定的包格式进行打包；打包后产生的数据送入组织发送器2的输入端口1；打包器1的输出端口2依次串接组织发送器2、编码器3、发送选择器4后与输出数据端口C相连；组织发送器2的输入端口3与收应答器10的输出端口2相连，输入端口4与输入信号端口E相连，组织发送器2对输入数据端口E送来的数据进行信噪比估计，根据收应答器10输出端口2送来的应答信号，将来自打包器1输出端口2的数据进行判别后组织发送给编码器3的输入端口1；编码器3将来自组织发送器2输出端口2输入数据进行编码，产生校验位后送入发送选择器4的输入端口1；信道探测器5的输出端口1与发送选择器4的输入端口2相连，信道探测器5产生用来探测信道的探测帧，将探测帧输入至发送选择器4的输入端口2；发送选择器4的输入端口3与发应答器11的输出端口2相连，输入端口4与快速同步器6的输出端口3相连，发送选择器4根据快速同步器6输出端口3送来的同步信号选择发送来自信道探测器5输出端口1的探测信号、或发送来自编码器3输出端口2的数据信号、或发送来自发应答器11输出端口2的发应答信号，由输出端口5通过输出端口C输出；快速同步器6的输入端口1与输入数据端口D相连，输出端口2依次串接解码器7、收合并器8、解包器9后与输出数据端口B相连；快速同步器6将数据端口D输入的数据进行快速同步，把同步后的数据信号输入解码器7的输入端口1、同步后的指示信号送给发送选择器4的输入端口4；解码器7的输出端口3与收应答器10的输入端口1相连，解码器7将来自快速同步器6输入数据信号进行解码及区分信号类型，把应答信号输入至收应答器10的输入端口1、把数据信号输入至接收合并器8的输入端口1；收应答器10读取解码器3输出端口3送来的应答信号转换为应答标志，将应答标志送给组织发送器2组织发送；接收合并器8将来自解码器7输出的数据信号进行译码或进行联合译码，将译码后的数据及译码结果送给解包器9的输入端口1；解包器9的输出端口3与发应答器11的输入端口1相连，解包器9对接收合并器8的输出端口2送来的数据进行解包，将解包后的数据信号通过输出数据端口B输出、将解包结果送给发应答器11的输入端口1；发应答器11接收解包器9输出端口3送来的解包结果，更新接收标志，输入至发送选择器4输出；电源30出端+V电压端与各部件相应电源端并接，提供各个部件需要的电源。

本发明组织发送器2包括信噪比估计器12、发送包获取器13、发送包号产生器14、待发送数据产生器15、发送缓冲器16、编码控制器17；所述的信噪比估计器12的输入端1脚与输入数据端口E相连；信噪比估计器12的输出端2脚与编码控制器17的输入端3脚相连；信噪比估计器12根据入端口E送来的信号进行信噪比检测，将信噪比检测结果送给编码控制器17的输入端3脚；收应答器10的输出端口2与发送包获取器13的输入端1脚相连，发送包获取器13的输出端2脚依次串接发送包号产生器14、待发送数据产生器15、发送缓冲器16、编码控制器17的入出端1、2脚后与编码器3的入端口1连接，打包器1的输出端口2与待发送数据产生器15的输入端3脚相连；发送包获取器13读取收应答器10的输出端口2送来的应答信号，转换为发送数据的位置信息，输入至发送包号产生器14的输入端1脚，发送包号产生器14根据发送包获取器13输出端2脚送来的位置信息产生本次发送数据包的包号，将包号输入至待发送数据产生器15的输入端1脚；待发送数据产生器15根据发送包号产生器14送来的包号和打包器1送来的包内容进行组合产生数据包，输入至发送缓冲器16的输入端1脚；发送缓冲器16将来自待发送数据产生器15输出端2脚送来的数据包写入到发送缓冲区及输入至编码控制器17；编码控制器17根据信噪比估计器12输出端2脚送来的信噪比估计结果判定是否编码及打孔，将判定是否编码及打孔的结果信号送给编码器3进行编码；信噪比估计器12、发送包获取器13、发送包号产生器14、待发送数据产生器15、发送缓冲器16、编码控制器17的各模块的输入端9脚与电源30的+V电压端连接，各输入端10脚与接地端连接，电源提供各个模块的工作电压，地端将各个模块并联共地。

本发明接收合并器8包括解码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22；所述的解码结果识别器18的输入端1脚与解码器7的输出端口3相连，输出端2脚依次串接接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22的入出端1、2脚后与解包器9的入端口1脚连接，输出端3脚与接收数据处理器19的输入端3脚连接；解码结果识别器18读取解码器7的输出端口2送来的解码数据包和解码结果进行识别，将识别结果的解码数据包和解码结果输入至接收缓冲器19，接收数据缓冲器19把解码结果识别器18输出端2脚送来的解码数据包及解码结果写入接收缓冲区及输出至接收数据处理器20；接收数据处理器20根据解码接收缓冲器19输出端2脚送来的解码数据包及解码结果从接收缓冲区读取数据，进行译码或者联合译码，将译码或联合译码的数据包及解码结果送到接收数据包标志更新器21的输入端1脚；接收数据包标志更新器21读取接收数据处理器20输出端2脚送来的接收数据包及解码结果进行包号标志更新，将数据包及更新后的包号标志送给请求发送包号产生器22；请求发送包号产生器22根据接收数据包标志更新器21输出端2脚送来的标志产生请求包的包号，将包号及数据包送给解包器3进行解包；解码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22的各模块的输入端9脚与电源30的+V电压端连接，各输入端10脚与接地端连接，电源提供各个模块的工作电压，地端将各个模块并联共地。

本发明相比背景技术有如下优点：

1.本发明由于采用了组织发送器2进行信噪比估计，能实时估计信道的状态，从而决定是否需要编码以及是否需要打孔，从而提高了数据正确传输到对端的可靠性。

2.本发明接收端采用了接收合并器8进行数据接收合并，不但每次接收到的数据能够自译码，而且还能把前后两次或多次收到的数据根据信息的可靠度进行合并译码，提高了译码成功的可能性，从而提高了数据的通过率。

3.本发明各部件采用大规模可编程集成电路制作，具有线路简单、体积小、成本低廉、性能稳定可靠等优点，在工程中实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例的电原理方框图。

图2是本发明组织发送器2实施例的电原理图。

图3是本发明接收合并器8实施例的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图3，本发明由打包器1、组织发送器2、编码器3、发送选择器4、信道探测器5、快速同步器6、解码器7、接收合并器8、解包器9、收应答器10、发应答器11、电源30组成，图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。打包器1的作用是对来端口A的输入数据进行分包。编码器3的作用是对来自组织发送器2的数据进行纠错编码，产生监督位。信道探测器5的作用是发送探测命令，探测信道是否存在。发送选择器4的作用是根据信道状况来确定是发送探测命令、应答命令还是数据，并把发送的信息由端口C传送到外部。快速同步器6的作用是将端口D接收的数据进行快速同步。解码器7的作用对同步后的数据做出判断，区分对端来的应答命令还是数据，再判断接收的信息是否需要译码，如果需要译码则进行译码操作，并把译码的结果送给收应答器10或者接收合并器8。解包器9的作用则是对来自接收合并器8的数据进行拆包，并把拆包后的数据由端口B输出，同时把接收到的数据包的包号送给发应答器11。收应答器10的作用是接收来自解码器7的信息，得到对端的应答命令并把应答命令传递给组织发送器2。发应答器11的作用是把从解包器9接收到的数据包的包号发送给发送选择器4。实施例打包器1、编码器3、发送选择器4、信道探测器5、快速同步器6、解码器7、解包器9、收应答器10、发应答器11采用一块现场可编程门阵列(FPGA)集成电路制作。

本发明组织发送器2的作用是接收来自收应答器10的应答命令和来自打包器1的数据包，得到本次要发送的包号和数据，并对端口E送来的数据进行信噪比估计从而控制编码器是否需要编码甚至是否需要打孔。组织发送器2由信噪比估计器12、发送包获取器13、发送包号产生器14、待发送数据产生器15、发送缓冲器16、编码控制器17组成。接收合并器由译码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22组成。图2是本发明组织发送器2的实施例电原理图，并按其连接线路。信噪比估计器12则是对端口E的数据进行信噪比估计，得到估计结果。发送包获取器13接收收应答器10的应答结果，得到了对端已经正确接收到的包号，并把此信息送给了发送包号产生器14，得到了本次要发送的数据包号，送给待发送数据产生器15。待发送数据产生器15读取要发送的数据包号，并从打包器1中取出数据，合并后送给发送缓冲器16。发送缓冲器16再把数据送给编码控制器17。编码控制器17读取信噪比估计器12的估计结果，产生编码控制送给编码器3。实施例信噪比估计器12、发送包获取器13、发送包号产生器14、待发送数据产生器15、发送缓冲器16、编码控制器17组成。接收合并器由译码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22采用一块现场可编程门阵列(FPGA)集成电路制作。

本发明接收合并器8的作用是对解码的结果进行识别，决定是否对前后几次收到的数据包进行合并译码，并把接收正确或译码正确后的正确数据包的标志更新，得到请求发送的数据包的包号，送给解包器。接收合并器8由译码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22组成。图3是本发明接收合并器8的实施例电原理图，并按其连接线路。接收端的数据经解码器7解码后，送到译码结果识别器18。译码结果识别器18把识别后的译码结果送到接收缓冲器19。接收数据处理器20读取接收缓冲器19的数据和本次的译码结果，有选择的对前后几次收到的数据按可靠度进行合并，并进行联合译码操作，之后，把译码结果送给接收数据包标志更新器21。接收数据包标志更新后，把更新后的包号信息传递给请求发送包号产生器22。请求发送包号产生器22产生本端期望接收的包号，送给解包器3。实施例译码结果识别器18、接收缓冲器19、接收数据处理器20、接收数据包标志更新器21、请求发送包号产生器22采用一块现场可编程门阵列(FPGA)集成电路制作。

本发明电源30提供各级部件工作电压，实施例采用通用的集成稳压电源制作，输出+V电压为+3.3V电压。

本发明简要工作原理如下：发送端利用信道探测器5不停的送出探测命令，从而探测了信道的存在与否，一旦接收到信号，组织发送器2对接收到的数据进行信噪比估计，给出估计结果，组织发送器2读取收应答器10的收应答信号，并从打包器1中取出对来自外部的输入数据A拆分打包后的数据，产生本次发送的包号和包数据，根据估计结果决定本次发送信息的长度、是否需要编码及是否需要打孔。再把数据送给编码器3并通知编码器3是否编码及是否打孔。在发送选择器4的控制下发送出去。这样便实现了发送数据的信道自适应，从而提高了数据正确传输的可能，即提高了数据的通过率。接收端对接收到的数据送到快速同步6，同步后再送到解码器7，解码器7把解码结果送给接收合并器8，接收合并器8根据解码器7的结果，有选择的对前后几次收到的数据按可信度进行联合译码，并把最终的译码结果送给解包器9，解包器9对收到的数据进行解包，把解包后的数据送给外部输出端口B，同时解包器9读取了接收合并器8的译码器结果，把请求发送的包号送给发应答器11，发应答器通过发送选择器4把本端的接收结果返回发送端。通过接收合并，提高了接收端正确接收数据的可能，从而也提高了数据的通过率。

本发明安装结构如下：把本发明图1、图2中所有电路部件安装在一块长×宽为100×100毫米的印刷板上，然后把印刷板安装在一个长×宽×高为150×120×1.6毫米的插件盒内，插件盒前面板上安装与外部数据A、B连接的电缆插座，在插件盒后面板上安装与信道机接口C、D、E的电缆插座和电源输入端插座，插件盒安装在信道机架上，组装成本发明。