CN103986511A - 一种高速光电数据传输系统 - Google Patents

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Abstract

一种高速光电数据传输系统，包括：宽带射频采样模块、数据处理模块和电光信号转换模块；宽带射频采样模块对外部输入的L频段模拟射频信号进行采样，得到8比特数字信号，并将该8比特数字信号送入数据处理模块中，数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装，并将生成的数据包送入电光信号转换模块进行电光转换，生成光信号并通过光纤输出给后端设备。本发明在射频端对卫星信号进行数字化采样，减少了卫星信号的模拟传输环节带来的群时延，幅频特性等不利影响，简化卫星信号接收系统信道设计同时提升了信号传输质量。

Description

一种高速光电数据传输系统
技术领域
本发明属于卫星信号接收和传输处理技术领域，涉及一种高速光电数据传输系统。
背景技术
卫星信号的接收系统主要由天线、信道和接收处理设备构成。现有的卫星信号接收系统，特别是宽带高速遥感卫星接收系统，卫星信号通过天线接收、低噪声放大后，通过多级的模拟变频处理，再给后端设备实现信号的接收处理。该系统中，信号完全采用模拟方式进行传输，传输介质是同轴电缆，对于带宽的卫星信号，其传输性能较差，影响卫星信号接收处理质量。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于宽带遥感卫星信号接收的高速射频采样及光电数据传输系统，适用于卫星信号接收系统中，实现卫星信号的射频采样和数字化光传输，可简化卫星信号接收系统的信道设计并提升信号传输性能。
本发明的技术解决方案如下：
一种高速光电数据传输系统，包括：宽带射频采样模块、数据处理模块和电光信号转换模块；
宽带射频采样模块对外部输入的L频段模拟射频信号进行采样，得到8比特数字信号，并将该8比特数字信号送入数据处理模块中，数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装，并将生成的数据包送入电光信号转换模块进行电光转换，生成光信号并通过光纤输出给后端设备，
后端设备接收到数据包后，对数据包大小和包计数进行校验，如果正确则返回反馈信号给数据处理模块，否则不返回信号；
数据处理模块根据反馈信号对数据包进行处理，如果收到数据包的反馈信号，表明该数据包已经被正确接收，则把该数据包删除；否则，重复发送该数据包直到接收到该数据包的反馈信号后再发送下一数据包；
数据处理模块对数据包发送的正确性进行统计，调整传送数据包的大小。
所述宽带射频采样模块的采样速率为4G次每秒，所述L频段模拟射频信号是指带宽为1GHz～2GHz的模拟射频信号。
所述数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装具体为：
(1)对输入的8比特数字信号进行缓存，得到一个8*8比特的矩阵数据块，每个输入的8比特数据占据一行；
(2)对步骤(1)中得到的所述8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码，得到编码后的10*8比特的矩阵数据块；
(3)将步骤(2)得到的10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理，将生成的数据包发送给电光信号转换模块。
所述对8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码具体为：将所述8*8比特矩阵数据按列进行标准RS(10，8)编码。
所述步骤(3)中将10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理具体为：纵向RS(10，8)编码后的数据临时存储到DDR存储单元中，当数据量达到预设值时，把数据封装成数据包，数据包格式为：
包头：长度为4个字节，由全1表示，用于后端接收时对数据包的起始位置进行判断；
包计数：长度为1个字节，按包发送顺序，从0～255循环编码，用于后端接收时对数据是否连续进行判断；
数据包大小：长度为1个字节，表示数据包中数据的大小，单位为M字节；
数据：长度为10M～255M字节，与数据包大小设定的值一致。
所述数据处理模块对数据包发送的正确性进行统计，调整传送数据包的大小具体为：
统计连续10个数据包传送过程中的成功次数，如果都成功，则数据包的大小增加1M字节，直到数据包大小达到预设的最大值；
如果在数据包传送过程中出现传送失败需要重传的，则重传次数增加一次，数据包的大小减少1M字节，直到数据包大小到预设的最小值。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)相比较于现有技术，本发明在射频端对卫星信号进行数字化采样，减少了卫星信号的模拟传输环节带来的群时延，幅频特性等不利影响，简化卫星信号接收系统信道设计同时提升了信号传输质量；
(2)针对本系统的应用，设计了一种纵向RS编码方式，相比较于现有技术，可以方便后端设备按实际使用的位数对接收数据进行译码校验，不需要对所有数据进行处理，降低了后端设备的接收处理复杂度；
(3)针对本系统的应用，设计了一种有效的数据传输和打包方式，相比较于现有技术，可以自动调节数据传输策略，对数据传输速度和可靠性进行综合优化。
附图说明
图1为本发明系统组成框图；
图2为传输数据包组成示意图；
图3为本发明纵向RS(10，8)编码示意图；
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种高速光电数据传输系统，包括：宽带射频采样模块、数据处理模块和电光信号转换模块；
宽带射频采样模块对外部输入的L频段模拟射频信号进行采样，得到8比特数字信号，并将该8比特数字信号送入数据处理模块中，数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装，并将生成的数据包送入电光信号转换模块进行电光转换，生成光信号并通过光纤输出给后端设备。
所述宽带射频采样模块的采样速率为4G次每秒，所述L频段模拟射频信号是指带宽为1GHz～2GHz的模拟射频信号。
所述数据处理模块由FPGA和DDR存储器构成，完成将输入的8比特数字信号进行封装和传输控制功能。
所述数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装具体为：
(1)对输入的8比特数字信号进行缓存，得到一个8*8比特的矩阵数据块，每个输入的8比特数据占据一行；
(2)对步骤(1)中得到的所述8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码，得到编码后的10*8比特的矩阵数据块，RS(10，8)编码码长n＝10字节，信息位k＝2，能纠正1位错误，码距为2；
对8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码具体为：将所述8*8比特矩阵数据按列进行标准RS(10，8)编码，如图3所示，首先对宽带射频采样模块得到8比特数字信号按行进行缓存，缓存8行后，对这个8*8比特的矩阵数据块按列进行标准RS(10，8)编码，得到10行、8列的编码后10*8比特的矩阵数据块，完成一次纵向RS(10，8)编码处理；
(3)将步骤(2)得到的10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理，将生成的数据包发送给电光信号转换模块。
将10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理具体为：纵向RS(10，8)编码后的数据临时存储到DDR存储单元中，当数据量达到预设值时，把数据封装成数据包，数据包格式如图2所示，图中所标注的数据用16进制表示，其中0x表示后面的数为16进制，每个16进制的数由4比特组成。
包头：长度为4个字节，由全1表示，用于后端接收时对数据包的起始位置进行判断；
包计数：长度为1个字节，按包发送顺序，从0～255循环编码，用于后端接收时对数据是否连续进行判断；
数据包大小：长度为1个字节，表示数据包中数据的大小，单位为M字节；
数据：长度为10M～255M字节，与数据包大小设定的值一致。
后端设备接收到数据包后，对数据包大小和包计数进行校验，如果正确则返回反馈信号给数据处理模块，否则不返回信号；
数据处理模块根据反馈信号对数据包进行处理，如果收到数据包的反馈信号，表明该数据包已经被正确接收，则把该数据包删除；否则，重复发送该数据包直到接收到该数据包的反馈信号后再发送下一数据包；
数据处理模块对数据包发送的正确性进行统计，调整传送数据包的大小，具体为：
统计连续10个数据包传送过程中的成功次数，如果都成功，则数据包的大小增加1M字节，直到数据包大小达到预设的最大值；
如果在数据包传送过程中出现传送失败需要重传的，则重传一次，数据包的大小减少1M字节，直到数据包大小到预设的最小值。
所述电光信号转换模块，采用SFF-8436标准规定的QSFP+光纤构成，把数据处理模块生成的数据包进行电光转换，实现最高40G比特每秒的高速光纤传输。

Claims (6)

1.一种高速光电数据传输系统，其特征在于包括：宽带射频采样模块、数据处理模块和电光信号转换模块；
宽带射频采样模块对外部输入的L频段模拟射频信号进行采样，得到8比特数字信号，并将该8比特数字信号送入数据处理模块中，数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装，并将生成的数据包送入电光信号转换模块进行电光转换，生成光信号并通过光纤输出给后端设备，
后端设备接收到数据包后，对数据包大小和包计数进行校验，如果正确则返回反馈信号给数据处理模块，否则不返回信号；
数据处理模块根据反馈信号对数据包进行处理，如果收到数据包的反馈信号，表明该数据包已经被正确接收，则把该数据包删除；否则，重复发送该数据包直到接收到该数据包的反馈信号后再发送下一数据包；
数据处理模块对数据包发送的正确性进行统计，调整传送数据包的大小。
2.根据权利要求1所述的一种高速光电数据传输系统，其特征在于：所述宽带射频采样模块的采样速率为4G次每秒，所述L频段模拟射频信号是指带宽为1GHz～2GHz的模拟射频信号。
3.根据权利要求1所述的一种高速光电数据传输系统，其特征在于：所述数据处理模块将输入的8比特数字信号进行封装具体为：
(1)对输入的8比特数字信号进行缓存，得到一个8*8比特的矩阵数据块，每个输入的8比特数据占据一行；
(2)对步骤(1)中得到的所述8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码，得到编码后的10*8比特的矩阵数据块；
(3)将步骤(2)得到的10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理，将生成的数据包发送给电光信号转换模块。
4.根据权利要求3所述的一种高速光电数据传输系统，其特征在于：所述对8*8比特的矩阵数据块进行纵向RS(10，8)编码具体为：将所述8*8比特矩阵数据按列进行标准RS(10，8)编码。
5.根据权利要求3所述的一种高速光电数据传输系统，其特征在于：所述步骤(3)中将10*8比特的矩阵数据块中的数据进行封包处理具体为：纵向RS(10，8)编码后的数据临时存储到DDR存储单元中，当数据量达到预设值时，把数据封装成数据包，数据包格式为：
包头：长度为4个字节，由全1表示，用于后端接收时对数据包的起始位置进行判断；
包计数：长度为1个字节，按包发送顺序，从0～255循环编码，用于后端接收时对数据是否连续进行判断；
数据包大小：长度为1个字节，表示数据包中数据的大小，单位为M字节；
数据：长度为10M～255M字节，与数据包大小设定的值一致。
6.根据权利要求1所述的一种高速光电数据传输系统，其特征在于：所述数据处理模块对数据包发送的正确性进行统计，调整传送数据包的大小具体为：
统计连续10个数据包传送过程中的成功次数，如果都成功，则数据包的大小增加1M字节，直到数据包大小达到预设的最大值；
如果在数据包传送过程中出现传送失败需要重传的，则重传一次，数据包的大小减少1M字节，直到数据包大小到预设的最小值。
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