CN112514284A - 卫星通信发射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地球站发射器装置(1)，所述地球站发射器装置被布置用于生成要发射至卫星通信系统的地球站接收器装置(3)的一组数据，所述地球站发射器装置包括：‑编码和调制构件(10)，用于将各自与调制和译码类型相关联的多个基带帧映射至编码和调制符号的多个帧，‑物理层成帧构件(20)，被布置用于在编码和调制符号的每一帧前面插入物理层帧头，因此获得多个物理层帧，‑转换器构件(30)，用于将超帧前导码和所述多个物理层帧转换成多个容量单元，所述超帧前导码包括超帧开始(SOSF)和超帧格式指示符(SFFI)，每个容量单元具有90个符号的长度，‑超帧生成器构件(40)，被布置成将与所述超帧前导码对应的容量单元的第一子集预置到与所述多个物理层帧对应的所述多个容量单元的第二子集，并且在所述子集的16个容量单元的每一对连续块之间插入36个超帧导频符号类型A的导频字段，由此获得导频段，所述超帧生成器构件还被布置成通过收集一定数目的所述导频段生成超帧，所述数目小于415。

Description

卫星通信发射器
技术领域
本发明总体上涉及卫星通信系统的领域。
发明背景
几十年来，卫星通信服务在各个领域都很重要。例如，考虑为消费者提供卫星互联网，也可为企业(例如石油钻机)以及政府和国防应用提供互联网。
考虑单向和双向通信服务。在双向卫星通信服务中，存在称为前向(FWD)链路的从集线器至终端的链路以及称为回传(RTN)链路的从终端至集线器的链路。在单向服务中，仅使用FWD链路。图1中说明典型的卫星双向通信网络。集线器或网关(1)通过至少一个卫星(2)与终端(3)通信。在此类系统中，可通过单个集线器覆盖多个终端，在这种情况下，我们将网络称为星形网络。卫星通信服务可包含若干集线器。集线器可包含若干发射器和/或接收器，例如，在前向链路中需要的带宽大于可从单个发射器发射的带宽的情况下。
可能将流量以单个帧组合至接收终端，所述接收终端在卫星网络或卫星网中分组。这些终端以相同轮廓同时对相同载波进行解码。在处理器上或在ASIC或FPGA上运行的卫星网控制器负责处理与卫星网相关联的前向和回传(还称为入站和出站)流量。总而言之，调制器在物理载波中串行发送帧，这些帧由多个终端进行解调，每个终端都需要帧的一部分或全部内容。
考虑卫星通信系统，其中在前向链路中，卫星网控制器(例如，在刀片服务器上的处理器上运行或在FPGA或ASIC上运行)将数据(也称为流量)以帧的形式多路复用至一组终端，然后将数据发送至调制器(例如，在卫星网控制器在刀片服务器上的处理器上运行的情况下，通过以太网电缆；或者在控制器在FPGA上运行的情况下，通过FPGA上的物理通道)。例如，此类帧是基带帧。卫星网处理器的两个基本组件称为整形器和封装器。将所述帧发送至调制器的平均速度或速率取决于此卫星网的数据在空中发射的平均速率(通常等于所发射载波的符号率，或者在时间分片的情况下等于所述符号率的一部分，参见DVB-S2附件M)。
在本说明书中，参考所发射载波的符号率。所述载波也可能设有共享机制，例如时间分片，从而将载波的符号率共享(分割)成多个片段，并且每个片段用于不同的卫星网。
可以串行方式(例如，通过在单个大型物理载波中进行时间分片，参见DVB-S2附件M)、以并行方式(例如，通过在正交频率内发射多个载波，由此这些多个载波可存在于单个波束或轮廓照射中)，或作为两者的组合在空中从单个调制器发射多个卫星网络的数据。因此，卫星网处理器或多个卫星网处理器以串行或并行方式将属于多个卫星网络的一个或多个数据流发送至调制器。
然后，例如在现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC或芯片)上，将这些基带帧缓冲在调制器中的存储装置中(例如，在进行时间分片的情况下，以保证具有相同切片号的帧之间的最短时间)。随后，调制器将每个帧编码为前向纠错(FEC)帧(称为译码)，所述FEC被映射至称为XFEC帧的符号帧(称为调制)。物理层成帧过程将已知符号(标头和可能与PLFRAME相关的导频符号)插入至XFEC帧，或者如果在基带整形和正交调制要求输入符号时没有XFEC帧可用，则插入至虚拟帧。物理层成帧过程的输出中的帧称为PLFRAME。然后，通过基带整形将PLFRAME脉冲整形为基带波形，并通过正交调制将其转换为RF信号。因此，每个基带帧与调制和译码(也称为modcod)相关联。在DVB-S2和DVB-S2X中，“正常”帧的译码位数等于64800个位。因此，在编码之前，基带帧中的位数取决于编码率，例如2/3。而且，编码的映射基带帧中的符号数取决于映射至单个符号的位数(例如，QPSK为2位，8-PSK为3位，16-APSK星座为4位等)。
如上所述，物理层成帧插入标头和可能与PLFRAME相关的导频符号，这些导频符号是已知符号并且可用于在接收器侧同步。另外，标头符号用信号表示随后的帧类型(例如所使用的调制和译码)。
卫星可以是弯管卫星、数字透明有效载荷卫星或再生卫星。所述卫星也可以是以前的任何一种卫星与跳波束卫星的组合。在弯管卫星中，以模拟方式(例如，滤波、频率转换、放大)处理接收信号，主要目的是放大信号以在下行链路中发射。在再生卫星中，以数字方式处理接收信号。更具体来说，将接收信号下变频转换至基带，执行载波同步并且对波形进行匹配滤波，从而产生一系列数字符号。通常，将符号解映射至译码位，对所述译码位进行解码以产生(在成功解码的情况下)基带帧。
在静态通信卫星有效载荷中，即使在请求较少通信流量时，也会持续照射覆盖区域，从而无法有效地利用可用的物理资源。替代地，跳波束卫星有效载荷(参见论文“灵活的卫星有效载荷对有效载荷和操作软件工具的挑战(Challenges of a flexible satellitepayload on the payload and operational software tools)”，S.Amos等人，第三届ESA高级灵活电信有效载荷研讨会，2016年3月，ESA/ESTEC，诺德韦克(荷兰)，以及“EutelsatQUANTUM级卫星：跳波束(Eutelsat QUANTUM-class satellite:beam hopping)”，E.Feltrin等人，第三届ESA高级灵活电信有效载荷研讨会，2016年3月，ESA/ESTEC，诺德韦克(荷兰))提供灵活性，以在操作期间将有效载荷资源(即，功率、频率、时间)动态地重定向至地理位置，其中接收器在某一时刻请求通信流量。卫星通信中的跳波束旨在增加灵活性，以将通信流量引导至需要的接收器(即，引导至接收器所处的地球轮廓)。跳波束卫星中的单个跳束器一个接一个地照射地球上的多个轮廓。例如，假设存在三个轮廓C1、C2和C3。然后，可能的照射序列为例如C1 C1 C2 C3 C2C1 C3 C3 C1 C2。周期性地重复所述序列。在此实例中，轮廓C1中的接收器比轮廓C2或C3中的接收器获得更多的卫星资源。这样，可灵活地将卫星资源分配给轮廓，从而打开一系列的市场机会(例如，向热点发送更多的流量)。例如由于天气条件的变化，在终端侧经历的卫星通信FWD链路参数是可变的。因此，例如在下雨的情况下，特定modcod可能不再可解码。在这种情况下，较低的编码率可能更佳，因为这允许对更多的错误进行解码。基于通过接收地球站推断出的链路参数(称为ACM监视)，自适应译码和调制(ACM)控制器提出用于将要发送至所述接收地球站的后续帧的modcod。如果已更改链路参数，则新的modcod可不同于先前的modcod。ACM控制器可位于接收地球站中或在发射地球站附近，并且从接收地球站接收推断的链路参数作为输入(例如，通过通信网络的回传链路)。实际上，ACM控制器输出是一系列modcod，每个接收地球站使用一个modcod。此modcod列表是整形器和封装器的输入。当通过再生卫星发射时，上行链路的modcod与下行链路的modcod不同，因为卫星上还装有解调器。卫星接收器(即，上行链路)看到的链路不同于下行链路接收器(即，接收地球站)看到的链路。
由调制器发送的物理层帧可具有各种类型，包括标准DVB-S2或DVB-S2X帧，或DVB-S2X超帧(请参阅DVB-S2X附件E和以下描述)。在跳波束卫星的情况下，一些现有技术文档(参见例如EP18176340及其参考文献)说明，在跳波束的情况下必须使用超帧，使得接收器可立即锁定在使用超帧时发送的前导码。
DVB-S2X超帧含有恒定数目的发射符号，更具体来说，612540个符号。它是比DVB-S2和DVB-S2X PLFRAME更大的容器。PLFRAME由整数个容量单元(CU)组成，每个容量单元含有90个符号。DVB-S2X超帧还携载整数倍的CU，但是比PLFRAME更多。超帧还预置前导码并且插入超帧导频。出于以下目的已提出DVB-S2X超帧(SF)：
-通过超帧范围加扰，提高对同信道干扰的恢复力；
-通过定期插入参考数据字段来支持VL-SNR同步算法；
-跨多个波束同步发射，从而尤其实现跳波束和预译码。
已设想不同超频(SF)特点以覆盖不同应用。这些特点称为SF格式。已经定义了五种不同的格式(在DVB-S2X标准中分别称为格式0、1、2、3和4)。应注意，不可能在超帧中同时存在与PLFRAME相关的导频符号和超帧导频符号。本公开限于插入超帧导频符号，因此没有插入与PLFRAME相关的导频符号的情况。
可简要地确认以下五种SF格式：
-格式0：DVB-S2X，但具有SF对准的导频并且包括用于VL-SNR突发模式接收的新VLSNR帧
-格式1：对DVB-S2的传统支持，但具有SF对准的导频
-格式2和3：捆绑的PLFRAME格式，适用于预译码和跳波束应用
-格式4：针对宽带传输和大SNR范围进行优化的灵活的多用途格式
DVB-S2X标准中的格式4支持四个不同的物理层标头保护级别，这样可支持非常低SNR应用的场景，还可支持高SNR和高吞吐量情况的高效信令。保护级别可在每超帧的基础上改变。例如，对于经历非常低的SNR链路的终端，可对应于最高保护级别将PLFRAME中的PL标头扩展五次，从而导致PL标头跨越90个符号的10个时隙。由于仅可在每超帧的基础上指定保护级别，因此在最高保护级别的情况下，超帧中的所有PLFRAME都需要发送跨越10个时隙的PL标头。保护级别是：
-0级：使用BPSK调制且总译码率为1/10的标准保护(大小2个时隙)
-1级：使用BPSK调制和导致总译码率为1/20的扩展2的稳健保护(大小4个时隙)
-2级：使用BPSK调制和导致总译码率为1/50的扩展5的极稳健保护(大小10个时隙)
-3级：使用QPSK调制且由于穿孔引起总译码率为1/8.75的高效模式(大小1个时隙)
在一些使用情况下，有必要缩短DVB-S2X超帧。例如，当发射前向载波以服务于卫星网中的多个终端时，其中至少一个终端需要(因为它经历苛刻的链路条件)非常低的SNRmodcod(这种终端称为非常低的SNR终端)，并且至少另一终端具有更好的链路条件。因此，使用DVB-S2X标准，即使仅从此终端请求几个位，并且即使所有其它终端通过解调非常有效modcod的能力经历极佳链路，也需要具有最高保护级别的整个超帧来将数据发送到至少所述非常低的SNR终端。缺点是所有PL帧将具有跨PL标头的10个时隙，这对于具有更好链路条件的其它终端会导致太大的开销。将超帧缩短为缩短的超帧，以便仅在所述缩短的超帧中处理非常低的SNR终端，这将避免其它终端的开销过大，其它终端可通过具有较低保护级别的新超帧来服务。然而，在现有技术中没有规定如何进行这种缩短。
作为需要超帧缩短的第二实例，考虑通过跳波束卫星进行发射。必须在卫星照射此波束时将照射波束的发射发送至卫星。特定波束的照射的持续时间称为停留时间。存在两个选项。在一种情况下，停留时间短于超帧持续时间(例如，对于小符号率，因此发送612540个符号需要更长的时间)，在这种情况下，缩短超帧的需求很明显。或者，停留时间长于超帧持续时间。然后，停留时间很可能不是超帧持续时间的整数倍。更具体来说，可考虑如下实例。如上所述，假设每个跳跃时隙(HS)有至少一个超帧，每个跳跃器有至少四个轮廓且每个轮廓有两个时隙，以用于资源分配粒度，则最小调度帧的长度应为8个时隙。为了确保最大的延迟抖动，每帧中都需要出现一个波束。因此，波束再现的最坏情况距离是2*8–2＝14个时隙。假设HS＝1.25毫秒并且旨在将延迟抖动保持在20毫秒以下，则符号率需要等于490兆波特(＝612540符号/1.25毫秒)，这可使用可处理此类符号率的500兆赫兹应答器和接收器来实现。然而，一些用例可能与此类带宽不兼容(例如，当前的航空调制解调器以125兆赫兹运行)。而且，卫星运营商可能希望将较小的带宽块(例如，250兆赫兹)租给客户。因此，需要一种针对此类情况的解决方案。
当前DVB-S2X标准没有预见如何缩短超帧的描述。DVB-S2X标准中描述的唯一缩短方法是第5.5.2.6节中的VL-SNR modcod的缩短：当缩短LDPC块时，应在编码之前将前Xs个信息位设定为0，而不会发射所述信息位。在WO2014/091271中，提及DVB-S2和缩短两者，但是，是在波形解调制期间将缩短应用于接收器。
总而言之，因此明显需要缩短的超帧，同时保持超帧的优点，例如针对应用预译码以及针对稳健同步。
发明内容
本发明的实施方案的目标是提供一种能够生成缩短的超帧的地球站发射器装置。另一目标是提供一种包括此类地球站发射器装置的卫星通信系统。
通过根据本发明的解决方案实现上述目标。
在第一方面中，本发明涉及一种地球站发射器装置，所述地球站发射器装置被布置用于生成要发射至卫星通信系统的地球站接收器装置的一组数据。地球站发射器装置包括：
-编码和调制构件，用于将各自与调制和译码类型相关联的多个基带帧映射至编码和调制符号的多个帧，
-物理层成帧构件，被布置用于在编码和调制符号的每一帧前面插入物理层帧头，因此获得多个物理层帧，
-转换器构件，用于将超帧前导码和所述多个物理层帧转换成多个容量单元，所述超帧前导码包括超帧开始和超帧格式指示符，每个容量单元具有90个符号的长度，
-超帧生成器构件，被布置成将与所述超帧前导码对应的容量单元的第一子集预置到与所述多个物理层帧对应的所述多个连续容量单元的第二子集，并且在所述第一和第二子集中的16个容量单元的每一对连续块之间插入36个超帧导频符号类型A的导频字段，由此获得导频段，所述超帧生成器构件还被布置成通过收集一定数目的所述导频段生成超帧，所述数目小于415。
所提出的解决方案确实允许以导频字段在单个超帧内以及连续的超帧之间有规律地扩展的方式来缩短超帧长度。将超帧前导码和物理层帧转换成一组容量单元，每个容量单元的长度为90个符号。然后，在16个容量单元的每两个连续组之间插入36个符号的导频字段。以此方式，获得形成导频段的16*90+36＝1476个符号集合的级联，其中存在一个导频字段。具有如在DVB-S2X中定义的长度的超帧含有612540个符号，即，1476个符号的415个导频段。通过在超帧中采用少于415个导频段，实现长度缩短的超帧。除了其它方面，使用缩短的超帧还可更有效地使用超帧格式4中可用的保护级别。
在优选实施方案中，超帧前导码包括超帧头，所述超帧头含有指向以容量单元计数的完整的第一物理层帧的指针以及保护级别选择器。有利地，超帧头还包括超帧导频开/关选择器。
在一个实施方案中，地球站发射器装置被布置成：如果所述超帧是在停留时间内将发射的最后一个超帧，则在超帧的末尾添加第二子集的至多16个容量单元。
有利地，超帧中的导频字段的数目为5的倍数。这可避免需要符号填充来保持恒定的超帧大小。
在实施方案中，地球站发射器装置包括用于生成多个基带帧的封装构件。
在实施方案中，地球站发射器装置包括基带整形和正交调制构件，所述基带整形和正交调制构件被布置用于接收超帧以及用于以符号率在波形上调制超帧的符号，由此获得要发射的信号。
在另一方面中，本发明涉及一种卫星通信系统，所述卫星通信系统包括如先前所描述的地球站发射器装置以及多个地球站接收器装置。
优选地，地球站接收器装置被布置用于检测所述超帧中的所述导频字段，以及用于基于所述检测到的导频字段执行导频跟踪。
地球站接收器装置优选地被布置用于基于检测到的导频字段来检测超帧开始。
为了概述本发明以及与现有技术相比所获得的优点，上面已经描述了本发明的某些目的和优点。当然，应理解，根据本发明的任何特定实施方案，不一定可实现所有这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以实现或优化如本文教导的一个优点或一组优点的方式体现或实施，而不必实现本文中可教导或建议的其它目的或优点。
本发明的上述和其它方面将从下文描述的实施方案中显而易见并参照实施方案进行说明。
附图说明
现在将通过实例的方式参考附图进一步描述本发明，其中在各个附图中，相同的附图标记指代相同的元件。
图1说明卫星通信系统，其中集线器或网关(1)通过卫星(2)与多个终端(3)通信。
图2说明具有一个导频字段P的一系列容量单元CU。
图3说明通过导频段构建的(缩短)超帧的结构以及SOSF和SFFI字段的放置。
图4说明导频的连续网格。
图5说明通过对DVB-S2X超帧结构的修改而针对格式4特点获得的较高资源分配灵活性。
图6说明根据本发明的地球站发射器装置的实施方案的高层框图。
具体实施方式
将相对于特定实施方案并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求书来限定。
此外，说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等用于在相似元件之间进行区分，而不必用于在时间上、在空间上、在等级上或以任何其它方式描述序列。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施方案能够以不同于本文所述或所示的其它顺序来操作。
应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应解释为限于其后列出的构件；它不排除其它元素或步骤。因此，应理解为指定所提及的所述特征、整数、步骤或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或组件或其群组的存在或添加。因此，表达“包括构件A和B的装置”的范围不应限于仅由组件A和B组成的装置。这意味着相对于本发明，装置的唯一相关组件是A和B。
整个说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的参考意味着结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，整个说明书中不同地方出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”未必都指代相同实施方案，但可指代相同实施方案。此外，如本领域技术人员从本发明中将认识到，特定特征、结构或特性可通过任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。
类似地，应理解，在本发明的示例性实施方案的描述中，本发明的各种特征有时被组合在单个实施方案、附图或其描述中，以简化本公开并辅助理解各个发明方面中的一个或多个。然而，公开的此方法不应被解释为反映了所主张发明意在要求比在每个权利要求中明确陈述的特征更多的特征。相反，如所附权利要求书所反映，本发明的各方面涵盖的范围小于前述单个公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求书在此被明确并入到具体实施方式中，其中每个权利要求其本身就是本发明的独立实施方案。
此外，本领域技术人员应理解，尽管本文描述的一些实施方案包含一些并未包含在其它实施方案中的其它特征，但是不同实施方案的特征的组合意味着在本发明的范围内，并且形成不同实施方案。例如，在以上权利要求中，所主张的实施方案中的任一者可通过任何组合使用。
应注意，当描述本发明的某些特征或方面时，使用特定术语并不视为意味着在本文中将术语重新定义成限制为包括与所述术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特征。
在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施方案。在其它例子中，不详细示出众所周知的方法、结构和技术，以免混淆对本说明书的理解。
DVB-S2X标准化旨在通过传统物理层成帧结构(PLFRAME)实现更高的效率，而不会对DVB-S2的复杂性和结构进行根本性的改变。更详细地，PLFRAME由预期用于接收器同步和物理层信令的90个符号(或者在应用时间分片的情况下180个)的PLHEADER、可选地多个36个PLFRAME相关的导频块和单个FEC组成。通过将标准帧的译码位数固定为64800，将中等帧的译码位数固定为32400以及将短帧的译码位数固定为16200，PLFRAME的特征在于，持续时间取决于PLFRAME相关导频的存在、所选择的调制格式和符号率。由于在不同的PLFRAME上与PLFRAME相关的导频符号的发射在时间上不规则，因此接收器需要依序保持连续的帧处理(即，连续对每个PL标头(PLH)进行解码，发现当前帧所携载的符号数目，然后寻找恢复的符号数之后的下一个标头)以保持成帧锁定。实际上，这意味着通过对一个PLFRAME标头进行解码，接收器在由当前帧的符号长度确定的多个符号之后寻找下一PL帧头。尽管这种方法在连续操作模式下是有效的，但是一旦丢失帧并要进行重新采集，就会出现复杂情况。如在背景技术部分中已经提及，此类条件例如出现在非常低的SNR条件下(例如，例如移动终端的小孔径终端)以及不持续照射波束的跳波束卫星中。
一方面需要设法锁定在单个帧上的低成本突发接收器，而另一方面引入了跳波束，其中并不总是照射接收器并且其中一旦照射开始，接收器就需要锁定在第一帧上，这些导致定义更刚性的发射结构。此类更刚性的发射结构旨在减轻非连续锁定系统对发射侧的实现复杂性负担。为了仅锁定一个帧，即使在低SNR条件下，也需要具有更长长度的标头。为了不损害PHY层效率，需要确保不会以太频繁的方式发射这些长标头(以免产生过多的开销)。因此，定义较大容器，即超帧(SF)。
简而言之，超帧结构带来以下增强。超帧由恒定数目的发射符号组成，更具体来说，由612540个符号组成，这改进了同步和跟踪。例如，这允许“对准”不同的超帧，并因此还允许在具有相同符号率的多个载波上的导频序列，这对于例如预译码非常有用。更具体来说，这种对准允许通过在接收器侧与作为超帧导频符号而包括的正交序列(例如，WalshHadamard序列)相关或通过在发射器侧预译码来进行干扰管理。
SF具有长(720个符号)标头，这在SF丢失的情况下非常有助于重新采集。还存在规则的超帧导频字段分布。更准确地说，每个SF由精确的612540个物理层符号组成，这些符号被划分为以下字段：
●SF开始(SOSF)，其由包含已知序列的270个符号组成，所述序列选自一组正交Walsh-Hadamard序列，用于检测SF并标记SF开始；SOSF相当于PL帧的帧开始(SOF)
●由450个符号组成的SF格式指示符(SFFI)，其嵌入四位信令信息(经过大量编码并扩展到总共450个符号)，所述信令信息用于识别16种不同的SF格式；
●611820个数据和超帧导频符号的公共数据/信令字段，其可根据SFFI以几种不同方式分配给实际DVB-S2(X)PL帧；
SF的SOSF和SFFI表示PL帧的PL帧头的等效物。在格式4中，格式特定的SF标头显示了SF内的第一个PL标头的位置。需要计算其余PLH。因此，在SF内部进行持续跟踪是必要的。始终对SOSF和SFFI进行解码。然而，基于SOSF或/和SFFI，接收器可选择是否对其余SF进行解码。当丢弃未被选择进行解码的SF时，接收器仍然可保持锁定状态，而无需花费宝贵的资源来对不必要的信息进行解码。
DVB-S2X解释了在给定总共612540个符号的固定超帧长度的情况下，可如何定义参考超帧结构放置的超帧对准导频(SF-导频)，而在例如DVB-S2中，参考PL帧定义PLFRAME相关的导频。SF导频模式和位置可选择为满足以下条件1和条件2：
●条件1：超帧导频有规则地插入超帧中。这也适用于连续的超帧之间，即，超帧导频字段将在所有超帧上周期性地重复(更具体来说，跨越整个载波的两个连续导频字段之间的符号中的距离恒定)
●条件2：不需要符号填充来保持恒定的超帧大小，无论是否存在SF导频(开或关)。
标准中提供一些建议来满足这些条件，并以SF-导频字段距离dSF和SF-导频字段长度PSF作为参数，其中SF-导频字段是导频符号序列。SF-导频字段距离dSF是以下两者之间的非导频符号的量
●超帧的开始与第一SF导频字段的开始之间
●SF导频字段的末尾与下一SF导频字段的开始之间
SF-导频字段长度PSF是SF-导频字段中的SF导频符号的数目。
DVB-S2X定义称为SF-导频类型A的超帧对准导频(SF-导频)的特定实例。更具体地，在本发明的上下文中，SF-导频类型A的以下方面是重要的。具有90个符号长度的单元称为“容量单元”(CU)。DVB-S2X标准将SF导频字段距离dSF定义为16CU，因此等于1440个符号。此外，类型A的SF-导频具有导频字段大小PSF＝36个符号。因此，从包括由用于SOSF/SFFI的CU(总共8个CU)形成的包括CU子集的超帧的开始算起，将长度等于36个符号的SF导频字段定期插入在包括其它符号的16个CU的两个块之间。如果导频通过格式选择或与格式相关的信令保持导通状态，则SF导频网格的规则性也会在超帧之间保持不变。图2示出此类16CU的序列以及形成所谓的导频段的一个导频字段P。然后，图3示出如何将导频段组合为超帧，以及如何将SOSF/SFFI放置在此超帧中。将根据超帧格式规范填充另一CU。
在DVB-S2X中，根据超帧格式规范，可使用几种方式来用信号表示是否正在使用SF-导频。对于超帧格式规范0、1和4，当发信号通知正在使用SF-导频时，使用SF-导频类型A。
在本发明中，提出一种缩短超帧的替代方式。由此选择超帧，使得SF导频类型A的插入仍满足条件1，以及任选地还满足条件2。
为了满足条件1，通过生成超帧来进行缩短，其中符号中的超帧长度等于N*(16*90+36)，其中N是范围1≤N<415内的整数。当N为415时，超帧长度与DVB-S2X标准中的超帧长度匹配，因此不涉及缩短。回顾一下，条件1背后的想法是在16个CU的两个块之间插入SF导频字段，以保持良好同步，从而改进对16个CU的第二块的有效载荷符号的检测。在跳波束的特殊情况下，接收器的照射在停留时间结束时停止。因此，在16个CU的最后一个块之后，不需要SF导频字段，因为由于不存在即将到来的有效载荷符号，因此不需要改进对即将到来的有效载荷符号的检测。相反，例如，如在EP18176340中所提及，可选择已知符号的智能模式以有助于接收器检测照射的结束。更强大的是，最后一个有效载荷块不必为16个CU长，它可以是小于或等于16个CU的任意整数个CU。因此，在停留时间内最后发送的超帧的长度可等于M*(90)+floor(M/16)*36，其中M是1≤M<6640的整数，或者M*(90)+floor((M-1)/16)*36。
为了不仅满足条件1，而且满足条件2，通过将符号中的超帧长度选择为5*N*(16*90+36)，其中N为范围1≤N<83中的整数来进行缩短，但在停留时间内最后发送的超帧除外，所述超帧的长度可等于M*(90)+floor(M/16)*36，其中M是整数1≤M<6640,或M*(90)+floor((M-1)/16)*36。这是因为36的最小整数倍(也是90的整数倍)等于180，因此需要36个符号的五个导频字段来获得等于两个CU的180个导频符号。因此，超帧可以是CU的整数倍而无需填充。图4示出在考虑条件1的情况下导频网格如何从缩短的超帧继续到下一个(缩短的)超帧。
现在说明在本发明中提出的使用具有缩短长度的超帧有利于在背景部分的末尾提供的跳波束实例中的符号率粒度。对于缩短的超帧，具有跳跃时隙HS＝1.25毫秒的跳波束卫星可选择缩短整数N＝98并且将超帧导频设定为开(与DVB-S2X相关的PLFRAME导频为关)。然后，短SF的长度为N*(16*90+36)＝144.648个符号，从而导致所需的更低符号率＝144.648个符号/1.25毫秒＝115.718兆波特。如图5中所示，对于SF的格式4特点，实现更精细的载波粒度。
图5说明附加至SOSF和SFFI块的超帧头(SFH)和SFH-尾部(ST)的使用。而且，SFH和ST分成CU。SFH包括7个CU，具有用于成帧的指针、超帧导频开/关选择器以及保护级别选择器。ST的长度为一个CU。然后，SOSF和SFFI的八个CU以及SFH和ST的八个CU之后是导频字段。应注意，在超帧的末尾存在导频字段。
当前的DVB-S2X标准已经说明在没有适合于超帧的整数个PLFRAME的情况下可采取的措施。更具体来说，最后的PLFRAME随后可分为两个超帧，其中第一部分(整数个CU)包括在第一超帧的末尾处，并且第二部分(也是整数个CU)包含在卫星网的下一超帧的开始处。
除了所提出的结构化缩短方式之外，还提出了一种系统，其中卫星网控制器通过使开销最小化来使效率最大化。例如，当在需要不同保护级别的卫星网中具有终端时，关注的是缩短具有最高保护级别的超帧，使得包括需要此保护级别的终端的有效载荷，但是不多。然后可由具有另一保护级别的其它超帧发送用于其它终端的有效载荷。
作为另一实例，考虑跳波束卫星上下文。在这种情况下，与跳波束切换时间同步的控制器(例如，有关如何实现这种同步的说明，请参见EP18176340)可结合之后发射的任何已知的符号模式缩短超帧，使得超帧最佳地适应停留时间，需要符号模式来检测照射的结束以保持同步。
图6说明根据本发明的发射器的实施方案。地球站发射器装置包括：
-编码和调制构件(10)，其中将各自与调制和译码类型相关联的一组基带帧映射至编码和调制符号的帧，
-物理层成帧构件(20)，用于在编码和调制符号的每一帧前面插入物理层帧头，因此获得多个物理层帧，
-转换器构件(30)，用于将超帧前导码和所述多个物理层帧转换成多个容量单元，所述超帧前导码包括超帧开始(SOSF)和超帧格式指示符(SFFI)，每个容量单元具有90个符号的长度，
-超帧生成器构件(40)，用于将与超帧前导码对应的容量单元的第一子集预置到与多个物理层帧对应的所述多个容量单元的第二子集，并且在子集中的16个容量单元的每一对连续块之间插入36个超帧导频符号类型A的导频字段，由此获得导频段，所述超帧生成器构件还用于通过收集一定数目的导频段生成超帧，由此所述数目小于415。
在另一方面中，本发明公开一种卫星通信系统，所述卫星通信系统包括地球站发射器装置以及多个地球站接收器装置。接收器装置需要适于处理由地球站发射器装置发射的缩短的超帧。
接收器装置首先需要检测已经发射的超帧。这可通过识别SOSF实现。接下来，需要找到超帧长度的指示。接收器装置然后在每个检测到的导频字段之后检查是否存在超帧开始(SOSF)指示。如果是，则确实已经找到下一超帧的开始，或者已经到达前一超帧的结束，如果没有，则SF起始点应该在流的后面出现。一旦找到415个导频段，接收器就知道当前的超帧具有DVB-S2X标准中规定的长度(例如，参见ETSI EN 302 307-2v1.1.1)。如果在遇到下一SOSF之前发现少于415个导频段，则使用本发明中提出的缩短的超帧。
如果跳波束是活动的，则在照射结束时用B型虚拟帧填充超帧的最后CU，直到到达照射结束为止。在虚拟帧类型B的PLH之后允许停止照射。如果发送多个类型B虚拟帧，则在第一虚拟帧类型B的PLH之后允许停止照射。
如果跳波束是活动的，则接收器装置在每个CU处检查是否存在类型B虚拟帧的PL标头。如果是，则假定在第一虚拟帧类型B的PL标头之后超帧结束，然后知道超帧的长度。
在卫星通信系统的接收器装置的某些实施方案中，接收器利用导频字段的网格的知识来改进同步。导频字段的周期性网格允许不太复杂的导频跟踪。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。前面的描述详述了本发明的某些实施方案。然而，应理解，无论前面的内容在文本中显示的多么详尽，都可以许多方式来实践本发明。本发明不限于所公开的实施方案。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可理解和实现所公开的实施方案的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可实现权利要求中叙述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可存储/分布在合适的介质上，例如与其它硬件一起提供或作为其一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以其它形式分布，例如通过因特网或其它有线或无线电信系统。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种地球站发射器装置(1)，所述地球站发射器装置被布置用于生成要发射至卫星通信系统的地球站接收器装置(3)的一组数据，所述地球站发射器装置包括：
-编码和调制构件(10)，用于将各自与调制和译码类型相关联的多个基带帧映射至编码和调制符号的多个帧，
-物理层成帧构件(20)，被布置用于在编码和调制符号的每一帧前面插入物理层帧头，因此获得多个物理层帧，
-转换器构件(30)，用于将超帧前导码和所述多个物理层帧转换成多个容量单元，所述超帧前导码包括超帧开始(SOSF)和超帧格式指示符(SFFI)，每个容量单元具有90个符号的长度，
-超帧生成器构件(40)，被布置成将与所述超帧前导码对应的容量单元的第一子集预置到与所述多个物理层帧对应的所述多个容量单元的第二子集，并且在16个容量单元的每一对连续块之间插入36个超帧导频符号类型A的导频字段，由此获得导频段，所述超帧生成器构件还被布置成通过收集一定数目的所述导频段生成超帧，所述数目小于415。
2.如权利要求1所述的地球站发射器装置，其中所述超帧前导码包括超帧头，所述超帧头含有指向以容量单元计数的完整的第一物理层帧的指针以及保护级别选择器。
3.如权利要求2所述的地球站发射器装置，其中所述超帧头还包括超帧导频开/关选择器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的地球站发射器装置，其被布置成：如果所述超帧是在停留时间内将发射的最后一个超帧，则在所述超帧的末尾添加所述第二子集的至多16个容量单元。
5.如前述权利要求中任一项所述的地球站发射器装置，其中所述超帧中的导频字段的数目是5的倍数。
6.如前述权利要求中任一项所述的地球站发射器装置，其包括用于生成所述多个基带帧的封装构件。
7.如前述权利要求中任一项所述的地球站发射器装置，其包括基带整形和正交调制构件，所述基带整形和正交调制构件被布置用于接收所述超帧以及用于以符号率在波形上调制所述超帧的符号，由此获得要发射的所述信号。
8.一种卫星通信系统，所述卫星通信系统包括如前述权利要求中任一项所述的地球站发射器装置，以及多个地球站接收器装置。
9.如权利要求8所述的卫星通信系统，其中所述地球站接收器装置被布置用于检测所述超帧中的所述导频字段，以及用于基于所述检测到的导频字段执行导频跟踪。
10.如权利要求9所述的卫星通信系统，其中所述地球站接收器装置被布置用于基于所述检测到的导频字段来检测所述超帧开始(SOSF)。
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