TDRSS地面站信息帧均衡调制方法

摘要

本发明公开的一种TDRSS地面站信息帧均衡调制方法，能够提跟踪与数据中继卫星系统地面站数据帧周期平稳性。本发明通过下述技术方案实现：在不同类型信息帧调制接收系统中，不同数据源产生的各类信息帧，通过网络传输进入地面站每个调制器前端对应的FIFO缓冲区，按照先进先出的顺序从FIFO数据缓冲区读取信息帧，调制成中频信号，送到信息帧重排算法处理器对来自网络的各分系统数据帧进行排序,信息帧重排算法处理器以时间累积的方式对信息帧数据进行时间轮询编排，将所有数据源的信息帧重新进行均衡调制，将均衡调制的数据帧通过信道发射至卫星接收机，经卫星收机解调信息帧后，根据数据所属的数据源将信息帧分发到不同的缓冲区。

说明书

技术领域

本发明涉及网络、测控、通信等领域，特别涉及通信信息编排设计领域的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)地面站信息帧均衡调制方法。

背景技术

数据中继卫星TDRSS地面系统作为整个网络的“心脏”，主要包括地面终端站、测距转发站和网络控制中心等。TDRSS是天/地大回路的长链路传输，I、Q两路正交信道上分别传送扩频指令和测距码，它的传输链路可分为两个部分，地面终端站经中继星到用户航天器的链路为前向链路，地面终端站的链路为返向链路。TDRSS多模式调制器可产生多种模式的调制信号，它包括前向链路信号和可供地面终端站接收。跟踪和数据中继卫星系统反向链路中多路频分复用信号通过高功率放大器时，存在严重的互调干扰，导致输出的多路阵元信号严重失真，非线性失真所引起的幅相误差，恶化了星下数字波束形成模拟电路及后端电路组成中频信道。为了获得较高的功率效益，功率放大器通常要靠近饱和区域，这使得地面终端站接收到的30路频分复用信号间产生严重互调，各路信号幅相关系被严重破坏。研究得出幅相误差会导致DBF性能恶化，造成主波束指向偏移、旁瓣抬升、零点抬升和位置偏移等。调试工作量较大，能实现的调制方式相对单一。所有选用的码均为平衡 Gold码。Gold码是用一对优选的周期和速率均相同的m序列模二加后得到载波抑制度口，主要和PN码的平衡性及调制的的平衡性相关。PN码的平衡性指序列中0、1的均匀性，非平衡码可使载波抑制性能下降一半。在跟踪与数据中继卫星(TDRSS)地面站上行调制系统中，调制器采用信息帧的形式，以固定帧周期调制信息帧。为了有效的利用带宽，调制器按先到先调的顺序调制产生自不同的地面数据源多种信息帧。这些信息帧包括语音、图像、邮件、遥控等，具有相同的帧长和结构，由各个数据源按照自己的周期产生并通过网络传送到地面站调制器。TDRSS对地面站上行调制器的要求十分严谨，包括发射信号的杂散、符号均衡、调制时延和各种类数据的同步比如音画同步等。其中一个重要要求就是：数据源的信息帧必须均匀间隔的调制并发射至中继卫星，不能因为地面的网络速率波动使得中继星接收机的后端缓冲区上存在信息帧的堆积与读空。

在中继星上行数传中,地面站各分系统的图像、数据、话音等数据以数据帧的形式通过网络传输到地面站调制设备调制后按先到先调的原则顺序发送给中继星。中继卫星的星载接收机解调数据帧后根据不同的数据来源分发到独立的数据缓冲区以供后续处理。地面各分系统与调制器之间采用网络连接,某一分系统的网络传输速率波动会造成星载接收机解调该类数据的数据量突然增大和减少。由于星载接收机的后端缓冲区容量有限,解调数据量的突然增大和减少会使得星载接收机对应的缓冲区出现溢出与读空,进而造成该分系统数据帧的丢失与断档。

在信息传输系统中，语音、图像、邮件、遥控等数据以信息帧的形式通过网络传输到调制设备，调制后按先到先调的原则顺序发送给接收机。接收机解调信息帧后根据不同的数据来源分发到独立的数据缓冲区以供后续处理。在实际情况下，信息传输系统的信息帧源与调制器之间的网络传输会受到路由器等外界因素影响而使得信息帧到达调制器发生快慢的波动。当信息帧在网络中被阻塞时，传输帧频率低于数据源产生频率；当阻塞后网络又恢复通畅时，传输帧频率高于数据源产生频率。这些波动的信息帧经过调制解调系统后同样会以波动的频率进入接收机后端数据缓冲区，当波动幅度很大时甚至可以造成缓冲区的溢出，产生丢失数据的现象。

发明内容

本发明针对上述缓冲区的溢出、丢失数据问题，提供一种能够提高跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)地面站数据帧周期平稳性,并能降低对星载接收机端数据缓冲区的要求的TDRSS地面站信息帧均衡调制方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种TDRSS地面站信息帧均衡调制方法，具有如下技术特征：在不同类型信息帧调制接收系统中，不同数据源产生的各类信息帧，通过网络传输进入地面站每个调制器前端对应的N个先进先出FIFO缓冲区，调制器按照先进先出的顺序从FIFO数据缓冲区读取信息帧，调制成中频信号，送到信息帧重排算法处理器对来自网络的各分系统数据帧进行排序,信息帧重排算法处理器以时间累积的方式对信息帧数据进行时间轮询编排，将所有数据源的信息帧重新进行均衡调制，将完成了均衡调制的数据帧通过信道发射至卫星接收机，经卫星收机解调信息帧后，根据数据所属的数据源将信息帧分发到不同的缓冲区。

将调制器前端的FIFO数据缓冲区改为多个FIFO数据缓冲区，并在缓冲区与调制器之间加入基于时间累积的信息帧编排算法。基于时间累积的信息帧编排算法由DSP或者其他处理器完成。当各类信息帧经过网络到达FIFO缓冲区后由处理器以时间累积的方式对数据进行重新编排，送到调制器进行调制，发送给卫星接收机。

本发明相比于现有技术的有益效果是：

本发明采用信息帧调制接收系统不同数据源产生的各类信息帧，通过网络传输进入地面站每个调制器前端对应的N个先进先出FIFO缓冲区，调制器按照先进先出的顺序从FIFO数据缓冲区读取信息帧，调制成中频信号，送到信息帧重排算法处理器对来自网络的各分系统数据帧进行排序,基于时间累积的信息帧编排算法，在调制器的前端对来自网络的各类信息帧进行重新排序，完成了对各类信息帧的均衡调制发送。各类信息帧均匀间隔的调制并发射至卫星接收机，不会因为地面的网络速率波动使得接收机的后端缓冲区上存在信息帧的堆积与读空，因此可以保证接收端正确接收数据并降低了对卫星接收机后端缓冲区容量的要求。

本发明采用信息帧重排算法处理器以时间累积的方式对信息帧数据进行时间轮询编排，基于时间累积的信息帧编排算法对来自各数据源信息帧进行重新排序，将所有来自网络的各数据源的信息帧重新进行均衡调制，将完成了各种类信息帧的均衡调制的数据帧通过信道均衡调制发射至卫星接收机，提高了信息帧周期平稳性，降低了对卫星接收机端数据缓冲区的要求。避免了信息帧到达调制器发生波动导致信息帧在网络中的阻塞，解决了波动信息帧波动频率进入接收机后端数据缓冲区，波动幅度造成缓冲区溢出，产生丢失数据的现象。

本发明特别适用于接收缓冲区有限的应用环境中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1是本发明TDRSS地面站信息帧均衡调制不同类型信息帧调制接收系统示意图。

图2基于时间累积的信息帧编排算法。

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案。

具体实施方式

参阅图1。根据本发明，在不同类型信息帧调制接收系统中，不同数据源产生的各类信息帧，通过网络传输进入地面站每个调制器前端对应的N个先进先出FIFO缓冲区，调制器按照先进先出的顺序从FIFO数据缓冲区读取信息帧，调制成中频信号，送到信息帧重排算法处理器对来自网络的各分系统数据帧进行排序,信息帧重排算法处理器以时间累积的方式对信息帧数据进行时间轮询编排，将所有数据源的信息帧重新进行均衡调制，将完成了均衡调制的数据帧通过信道发射至卫星接收机，经卫星收机解调信息帧后，根据数据所属的数据源将信息帧分发到不同的缓冲区。

在不同类型信息帧调制接收系统中，不同数据源的信息帧具有相同的帧长L，帧内以固定的帧频率Ft＝FA、FB、FC…产生固定字段标识的区分数据源。不同类型信息帧A、信息帧B、信息帧C…信息帧n通过网络传输进入地面站调制器前端的先进先出FIFO数据缓冲区A、FIFO数据缓冲区B、FIFO数据缓冲区C…数据缓冲区n。地面站调制器根据调制帧频率Ft，每经过Tt＝1/Ft的时间，从先进先出FIFO数据缓冲区读取信息帧，将调制器前端的FIFO数据缓冲区划分为多个FIFO数据缓冲区，并在缓冲区与调制器之间加入由DSP 或者其他处理器完成的信息帧重拍算法处理器。当各个数据源的数据经过网络到达FIFO缓冲区送到调制器进行调制后，信息帧重排算法处理器以时间轮询的方式对数据进行重新编排，将调制成的中频信号再经信道发送至中继卫星接收机。卫星接收机解调信息帧后，根据数据所属的数据源将信息帧分发到不同的缓冲区A、缓冲区B、缓冲区C…缓冲区n。缓冲区A、 B、C…缓冲区n的后续处理模块，分别以帧频率FA、FB、FC的对缓冲区A、B、C进行数据读取并处理，将所有数据源的信息处理为帧频之和不大于调制器的调制帧频，将一个地面站调制器前端的FIFO数据缓冲区改为帧频FA+FB+FC≤Ft的多个FIFO数据缓冲区，在这种条件下调制器可以将所有数据源的信息帧调制出去，而调制器前端FIFO缓冲区不产生数据堆积。

参阅图2。信息帧重排算法处理器内置时间累积信息帧编排算法软件，基于时间累积信息帧编排算法为各数据源分别设定一个全局变量TimerA、TimerB、TimerC，作为每一路数据源信息帧的调制间隔计时器。数传任务开始，信息帧重排算法处理器将全局变量TimerA、TimerB、TimerC初始化为TimerA＝0、TimerB、TimerC＝0，任务开始后，时间轮询信息帧编排算法软件以调制周期Tt为运行周期，调用处理算法函数，对全局变量TimerA、TimerB、TimerC和各数据源FIFO缓冲器进行检测与判断。时间轮询信息帧编排算法软件根据数据源A的信息帧产生时间间隔T

本发明的范围并不局限于所描述的具体技术方案。对上述这些实施例的多种修改，对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本发明所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。任何对所描述的具体技术方案中的技术要素进行相同或等同替换获得的技术方案或本领域技术人员在所描述的具体技术方案的基础上不经过创造性劳动就可以获得的技术方案，都应当视为落入本发明的保护范围。