[發明專利]TDRSS地面站信息幀均衡調制方法

在審

• 申請號: 202011195369.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112350767A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 謝玲;邵永杰;方科
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種TDRSS地面站信息幀均衡調制方法，能夠提跟蹤與數據中繼衛星系統地面站數據幀周期平穩性。本發明通過下述技術方案實現：在不同類型信息幀調制接收系統中，不同數據源產生的各類信息幀，通過網絡傳輸進入地面站每個調制器前端對應的FIFO緩沖區，按照先進先出的順序從FIFO數據緩沖區讀取信息幀，調制成中頻信號，送到信息幀重排算法處理器對來自網絡的各分系統數據幀進行排序,信息幀重排算法處理器以時間累積的方式對信息幀數據進行時間輪詢編排，將所有數據源的信息幀重新進行均衡調制，將均衡調制的數據幀通過信道發射至衛星接收機，經衛星收機解調信息幀后，根據數據所屬的數據源將信息幀分發到不同的緩沖區。

技術領域

本發明涉及網絡、測控、通信等領域，特別涉及通信信息編排設計領域的跟蹤與數據中繼衛星系統(TDRSS)地面站信息幀均衡調制方法。

背景技術

數據中繼衛星TDRSS地面系統作為整個網絡的“心臟”，主要包括地面終端站、測距轉發站和網絡控制中心等。TDRSS是天/地大回路的長鏈路傳輸，I、Q兩路正交信道上分別傳送擴頻指令和測距碼，它的傳輸鏈路可分為兩個部分，地面終端站經中繼星到用戶航天器的鏈路為前向鏈路，地面終端站的鏈路為返向鏈路。TDRSS多模式調制器可產生多種模式的調制信號，它包括前向鏈路信號和可供地面終端站接收。跟蹤和數據中繼衛星系統反向鏈路中多路頻分復用信號通過高功率放大器時，存在嚴重的互調干擾，導致輸出的多路陣元信號嚴重失真，非線性失真所引起的幅相誤差，惡化了星下數字波束形成模擬電路及后端電路組成中頻信道。為了獲得較高的功率效益，功率放大器通常要靠近飽和區域，這使得地面終端站接收到的30路頻分復用信號間產生嚴重互調，各路信號幅相關系被嚴重破壞。研究得出幅相誤差會導致DBF性能惡化，造成主波束指向偏移、旁瓣抬升、零點抬升和位置偏移等。調試工作量較大，能實現的調制方式相對單一。所有選用的碼均為平衡 Gold碼。Gold碼是用一對優選的周期和速率均相同的m序列模二加后得到載波抑制度口，主要和PN碼的平衡性及調制的的平衡性相關。PN碼的平衡性指序列中0、1的均勻性，非平衡碼可使載波抑制性能下降一半。在跟蹤與數據中繼衛星(TDRSS)地面站上行調制系統中，調制器采用信息幀的形式，以固定幀周期調制信息幀。為了有效的利用帶寬，調制器按先到先調的順序調制產生自不同的地面數據源多種信息幀。這些信息幀包括語音、圖像、郵件、遙控等，具有相同的幀長和結構，由各個數據源按照自己的周期產生并通過網絡傳送到地面站調制器。TDRSS對地面站上行調制器的要求十分嚴謹，包括發射信號的雜散、符號均衡、調制時延和各種類數據的同步比如音畫同步等。其中一個重要要求就是：數據源的信息幀必須均勻間隔的調制并發射至中繼衛星，不能因為地面的網絡速率波動使得中繼星接收機的后端緩沖區上存在信息幀的堆積與讀空。

在中繼星上行數傳中,地面站各分系統的圖像、數據、話音等數據以數據幀的形式通過網絡傳輸到地面站調制設備調制后按先到先調的原則順序發送給中繼星。中繼衛星的星載接收機解調數據幀后根據不同的數據來源分發到獨立的數據緩沖區以供后續處理。地面各分系統與調制器之間采用網絡連接,某一分系統的網絡傳輸速率波動會造成星載接收機解調該類數據的數據量突然增大和減少。由于星載接收機的后端緩沖區容量有限,解調數據量的突然增大和減少會使得星載接收機對應的緩沖區出現溢出與讀空,進而造成該分系統數據幀的丟失與斷檔。

在信息傳輸系統中，語音、圖像、郵件、遙控等數據以信息幀的形式通過網絡傳輸到調制設備，調制后按先到先調的原則順序發送給接收機。接收機解調信息幀后根據不同的數據來源分發到獨立的數據緩沖區以供后續處理。在實際情況下，信息傳輸系統的信息幀源與調制器之間的網絡傳輸會受到路由器等外界因素影響而使得信息幀到達調制器發生快慢的波動。當信息幀在網絡中被阻塞時，傳輸幀頻率低于數據源產生頻率；當阻塞后網絡又恢復通暢時，傳輸幀頻率高于數據源產生頻率。這些波動的信息幀經過調制解調系統后同樣會以波動的頻率進入接收機后端數據緩沖區，當波動幅度很大時甚至可以造成緩沖區的溢出，產生丟失數據的現象。

發明內容