CN112532371A - 并行帧同步方法、发送端、接收端及低轨卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并行帧同步方法、发送端、接收端及低轨卫星通信系统。方法包括：S1，将接收数据转换为第一并行数据；S2，对第一并行数据的每一列数据通过第一算法完成帧同步处理，包括：参数设置步骤；搜索态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，当检测到帧同步码组时，进入校核态检测步骤；校核态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，当检测到帧同步码组时，T1＝T1+1，若T1达到第一连续检测帧数，进入同步态检测步骤；同步态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，当检测到帧同步码组时，T2＝T2+1，若T2达到第二连续检测帧数，完成帧同步。并行窗口滑动检测结合三态帧同步转换，提高通信速率、保证可靠性。

Description

并行帧同步方法、发送端、接收端及低轨卫星通信系统

技术领域

本发明涉及通信传输同步技术领域，特别是涉及一种并行帧同步方法、发送端、接收端及低轨卫星通信系统。

背景技术

在数字通信系统中，发送端一般以一定数目的数据帧进行数据传输，通过帧同步技术可获取每个数据帧的起始及结束位置，从而完成信息的同步传输。为实现帧同步，通常有两种加帧方法，一种是在数字信息流中插入一些特殊的同步码组，第二种是利用数据码组自身彼此不同特性实现自同步。在目前的通信应用中，大多采用第一种加帧方式来实现帧同步。

在通信链路的建立过程中，通信信号的同步处理至关重要，通信信号的同步处理影响通信系统的稳定性以及信号的传输速率。在星间资源和器件水平有限的前提条件下，如何在每一帧数据传输时间内快速完成帧同步处理，以及提高同步检测可靠性成了至关重要的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种并行帧同步方法、发送端、接收端及低轨卫星通信系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种并行帧同步方法，包括：步骤S1，接收发送端发送的数据并同步地将接收数据转换为第一并行数据，发送端发送的每帧数据中均插入了帧同步码组；步骤S2，对于所述第一并行数据的每一列数据通过第一算法完成所述列数据的帧同步处理，所述第一算法包括：参数设置步骤，设置N个并行窗口、第一连续检测帧数、第一变量T1、第二连续检测帧数和第二变量T2，T1初始值为0，T2初始值为0，N为大于1的正整数；搜索态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，进入校核态检测步骤，当未检测到帧同步码组时，返回继续执行搜索态检测步骤；校核态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T1＝T1+1，判断T1是否达到第一连续检测帧数，若T1达到第一连续检测帧数，进入同步态检测步骤，若T1没有达到第一连续检测帧数，返回继续执行校核态检测步骤，若未检测到帧同步码组，返回执行搜索态检测步骤；同步态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T2＝T2+1，判断T2是否达到第二连续检测帧数，若T2达到第二连续检测帧数，认为所述列数据完成帧同步处理，若T2没有达到第二连续检测帧数则返回继续执行同步态检测步骤，若未检测到帧同步码组时，则返回搜索态检测步骤。

上述技术方案：本方法针对通信高速率和稳定性的传输需求，在器件水平有限和星间资源紧张的前提下，在接收端采用并行滑动窗口检测多路并行信号的帧同步码组，基于搜索态、校核态和同步态的三态帧同步转换逻辑，对结果进行判决，在提高通信速率的同时有效保证通信系统的可靠性，实现信号的高速传输，最高可实现10Gbps的数据吞吐量，并行滑动窗口的检测有利于节约检测的时钟周期，提高帧同步检测效率，基于三态的帧同步检测逻辑，有效减少漏同步和假同步的概率；提供了一种高速率高可靠性、突发式帧同步的检测方法。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述步骤S2中，在第一并行数据的全部或部分列数据中同时执行第一算法完成帧同步处理。

上述技术方案：实现多路并行信号的同时检测，提高了帧同步处理速度，提高通信速率。

在本发明的一种优选实施方式中，并行窗口的长度与帧同步码组的长度相等，N个并行窗口的起始位置依次错位K个比特，K大于等于1且小于并行窗口长度。

上述技术方案：便于N个窗口同步并行检测列数据中的帧同步码组，加快列数据上的帧同步码组检测速度的同时，能有效避免漏检。

在本发明的一种优选实施方式中，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测的过程为：步骤A，将每个窗口内的数据与接收端的巴克码组做异或处理，基于异或处理结果求取汉明距离；步骤B，判断N个汉明距离中的最小值是否小于预设的容错门限，若最小值小于等于预设的容错门限，则认为检测到帧同步码组，将最小值对应窗口的位置作为帧同步码组位置，若最小值大于预设的容错门限，则认为未检测到帧同步码组。

上述技术方案：能够快速准确地进行帧同步码组检测，计算量小，N个并行窗口中只要任一窗口的汉明距离小于容错门限，就认为检测到帧同步码组，能够提高本方法的鲁棒性，增强系统稳定性。

在本发明的一种优选实施方式中，发送端在发送数据每帧的帧头处插入帧同步码组。

上述技术方案：在发送端采用连贯式插入法插入具有强自相关特性的帧同步码组，提高帧同步检测效率。

在本发明的一种优选实施方式中，在缓存列数据的帧头后，在后续时钟周期上升沿来临时，继续缓存列数据且启用N个并行滑动窗口对列数据进行滑动检测。

上述技术方案：提高可靠性和稳定性。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述步骤S1之前还包括数据发送步骤，所述数据发送步骤包括：步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。

上述技术方案：该用户数据存储方式和帧同步码组添加方式能够减小对存储空间的需求，降低对硬件要求。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种发送端，包括发送处理器和第一通信模块；所述发送处理器与第一通信模块连接，所述发送处理器执行：步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。

上述技术方案：该发送端对业务数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，提升数据传输的抗扰性，且用户数据存储方式和帧同步码组添加方式能够减小对存储空间的需求，降低对硬件要求。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种接收端，包括接收处理器和第二视频通信模块；所述接收处理器和第二通信模块连接；所述接收处理器执行本发明所述的并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

上述技术方案：该接收端针对通信高速率和稳定性的传输需求，在器件水平有限和星间资源紧张的前提下，采用并行滑动窗口检测多路并行信号的帧同步码组，基于搜索态、校核态和同步态的三态帧同步转换逻辑，对结果进行判决，在提高通信速率的同时有效保证通信系统的可靠性，实现信号的高速传输，最高可实现10Gbps的数据吞吐量，并行滑动窗口的检测有利于节约检测的时钟周期，提高帧同步检测效率，基于三态的帧同步检测逻辑，有效减少漏同步和假同步的概率。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种低轨卫星通信系统，包括至少两个卫星，当任意两个卫星分别作为发送卫星和接收卫星建立通信链路时：所述发送卫星执行：步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的一个字节，在后续每个时钟周期上升沿来临时存入第一帧的一个字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；步骤三，读取用户数据并加帧后发送，具体包括：当读取发送第一帧时，每个时钟周期上升沿来临时依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节并发送；当读取发送除第一帧之外的其它帧数据时，先读出第一帧用户数据的帧同步码组发送，再依次读出其它帧数据的所有字节发送；所述接收卫星执行本发明所述的并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

上述技术方案：系统针对低轨卫星通信高速率和稳定性的传输需求，在器件水平有限和星间资源紧张的前提下，在接收端采用并行滑动窗口检测多路并行信号的帧同步码组，基于搜索态、校核态和同步态的三态帧同步转换逻辑，对结果进行判决，在提高通信速率的同时有效保证通信系统的可靠性，实现信号的高速传输，最高可实现10Gbps的数据吞吐量，并行滑动窗口的检测有利于节约检测的时钟周期，提高帧同步检测效率，基于三态的帧同步检测逻辑，有效减少漏同步和假同步的概率。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中发送接收检测数据示意图；

图2是本发明一具体实施方式中加解帧过程中RAM的使用示意图；

图3是本发明一具体实施方式中并行帧同步示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明公开了一种并行帧同步方法，在一种优选实施方式中，如图3所示，该方法包括：步骤S1，接收发送端发送的数据并同步地将接收数据转换为第一并行数据，发送端发送的每帧数据中均插入了帧同步码组，优选的，发送端以帧同步码组+用户数据的方式进行组帧发送；步骤S2，对于第一并行数据的每一列数据通过第一算法完成列数据的帧同步处理。第一算法包括：

参数设置步骤，设置N个并行窗口、第一连续检测帧数、第一变量T1、第二连续检测帧数和第二变量T2，T1初始值为0，T2初始值为0，N为大于1的正整数，N优选但不限于为8；优选的，第一连续检测帧数小于第二连续检测帧数，第一连续检测帧数或第二连续检测帧数优选但不限于为2或3。

搜索态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，进入校核态检测步骤，当未检测到帧同步码组时，返回继续执行搜索态检测步骤；

校核态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T1＝T1+1，判断T1是否达到第一连续检测帧数，若T1达到第一连续检测帧数，进入同步态检测步骤，若T1没有达到第一连续检测帧数，返回继续执行校核态检测步骤，若未检测到帧同步码组，返回执行搜索态检测步骤；

同步态检测步骤，在列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T2＝T2+1，判断T2是否达到第二连续检测帧数，若T2达到第二连续检测帧数，认为列数据完成帧同步处理，若T2没有达到第二连续检测帧数则返回继续执行同步态检测步骤，若未检测到帧同步码组时，则返回搜索态检测步骤。

在本实施方式中，如图1所示，展示了接收端一个列数据进行N个并行串口滑动检测帧同步码组的场景。优选的，接收端对高速串行的接收数据进行并行缓存获得第一并行数据，第一并行数据的每个列数据随着接收数据增长而持续增长，对于每个列数据，可在缓存列数据的帧头后，后续时钟周期上升沿来临时，在继续缓存列数据的同时启用N个并行滑动窗口对列数据进行滑动检测。

在本实施方式中，优选的，并行窗口的长度与帧同步码组的长度相等，N个并行窗口的起始位置依次错位K个比特，K大于等于1且小于并行窗口长度。帧同步码组的长度选取是基于帧数据长度和信道资源占用率的考虑，帧同步码组和窗口长度的长度优选但不限于为32bit。优选的，K为1。

在本实施方式中，优选的，N个并行窗口在列数据上等步进滑动，即每次滑动的比特位相同，优选的，每次滑动比特数为并行窗口数量，即为N；优选的，每个时钟上升沿，并行窗口完成步进滑动，并在该时钟周期内完成N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，这样能够加快帧同步速度。

在本实施方式中，发送端发送的连续帧数据中，帧同步码组的位置可固定或不固定在每帧发送数据中，帧同步码组的位置优选但不限于位于每帧发送数据的帧头、中部或帧尾。

在本实施方式中，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测采用的方法优选但不限于将窗口内数据与接收端存储的帧同步码组进行相似度比较或相关度比较或差值比较，可预先设定相似度阈值或相关度阈值或差值阈值，计算两者的相似度(可为异或运算结果中0的位数)或相关系数或差值并与对应阈值比较，进而确定窗口内数据与接收端存储的帧同步码组是否相同或相似，若相同或相似，则认为检测到帧同步码组，反之，认为未检测到帧同步码组。

在一种优选实施方式中，在步骤S2中，在第一并行数据的全部或部分列数据中同时执行第一算法完成帧同步处理，当多个列数据同时进行帧同步处理时，可分别为每个列数据设置N个并行窗口。

在一种优选实施方式中，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测的过程为：

步骤A，将每个窗口内的数据与接收端的巴克码组做异或处理，基于异或处理结果求取汉明距离；本地的巴克码组的长度应与帧同步码组的长度相同，巴克码组存储于接收端本地，巴克码组优选但不限于为1111 1101 1100 1000 1110 1001 0010 1110；

步骤B，判断N个汉明距离中的最小值是否小于预设的容错门限，若汉明距离最小值小于等于预设的容错门限，则认为检测到帧同步码组，将最小值对应窗口的位置作为帧同步码组位置，若最小值大于预设的容错门限，则认为未检测到帧同步码组，容错门限优选但不限于为2或3。

在本实施方式中，优选的，校核态检测步骤和同步态检测步骤中，每次滑动N个并行窗口后，在对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测的过程中，只要汉明距离最小值小于等于预设的容错门限，就认为检测到帧同步码组，将汉明距离最小值对应窗口的位置作为帧同步码组位置，无论本次滑动后的帧同步码组位置对应窗口与历史帧同步码组位置对应窗口是否相同，均累加T1和T2，即第一连续检测帧数或第二连续检测帧数检测中的帧同步码组位置对应窗口可以不相同，这样使得并行窗口能够积极发挥作用，增强容错能力，避免重复回到搜索态检测步骤，加快帧同步检测速度。

在一种优选实施方式中，在步骤S1之前还包括数据发送步骤，数据发送步骤包括：

步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对第二并行数据进行RS(Reed－solomon)编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；交织算法优选但不限于采用现有的列存入行输出的交织方法；加扰处理为对传输数据进行随机化处理，加入随机噪声；优选的，在对第二并行数据进行RS编码处理前还包括对第二并行数据进行分路FIFO(First Input First Output)处理步骤以便配合不同时钟域之间的数据传输，使用FIFO来达到数据匹配的目的，从而提高系统性能。

步骤二，对用户数据进行缓存，如图2所示的“加帧”结构，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组。

步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。发送的高速串行数据如图1所示所示的“发送端”结构。

在本实施方式的一种应用场景中，如图2所示，在发送端按照连贯式插入法在用户数据的首端插入帧同步码组，以帧同步码组+用户数据的方式进行组帧缓存；其中，帧同步码组为长度为32bit长度的巴克码组。业务数据依次经过串并转换、分路FIFO、RS编码、交织、加扰和加帧后连续发出多帧数据。用到了RAM对数据进行缓存加帧处理，当存第一帧数据时，在第一个时钟周期同时存入4字节的帧同步码组和一字节的用户数据，之后在后续的每个时钟周期上升沿来临时存入一个字节的用户数据直到存完此第一帧数据；当存第二帧数据时，直接存入第二帧的用户数据而不存入帧头。在读取RAM中的数据时，当读取第一帧数据时，每个时钟周期上升沿来临时依次读出从帧头的第一个字节直到用户数据的最后一个字节；当读取第二帧数据时，在前四个时钟周期上升沿来临时依次读出第一帧的四个帧头字节，然后在第五个时钟周期上升沿来临时读出第二帧用户数据的第一个字节，之后每个时钟周期上升沿来临时依次读出第二帧用户数据直到该帧用户数据的最后一个字节。发送端的帧同步序列为长度为32比特的巴克码组：1111 1101 1100 1000 1110 1001 00101110。帧长度为帧同步码组的长度加用户信息长度。帧长固定，帧与帧之间连续发送。

在本应用场景中，如图2所示，在数据接收过程中，在前4个时钟周期接收数据只做缓存处理，每个时钟周期缓存8bit数据，将数据缓存到RAM中，前4个时钟周期在RAM中缓存32bit的数据，在第5个时钟上升沿来临时，继续缓存数据且启用8个并行滑动窗口对RAM中的数据进行按8个bit步进滑动检测。并行检测相较于串行检测可节约时钟周期，提高检测速率。

在本应用场景中，接收端同步接收数据和对接收数据进行串并转换获得第一并行数据，接收端并行的对第一并行数据的列数据进行接收，对每一路列数据设置8个长度为32比特的并行滑动窗口W[j][31：0](0≤j≤7)，滑动窗口位置依次错位一个比特，在每一个时钟上升沿，8个并行滑动窗口依次往后滑动8个比特，将并行窗口内的数据与给定巴克码组按位异或，求出不同的对应位数即汉明距离，将汉明距离与容错门限进行对比，判断帧同步态。

在本应用场景中，具体分为3个态进行检测。搜索态检测步骤：通过8个并行滑动窗口，将多路并行信号的每一路与本地的巴克码组做异或处理，求出汉明距离；比较汉明距离与容错门限，若汉明距离小于容错门限，则进入校核态，否则继续进行按比特滑位检测搜索同步码组。校核态检测步骤：设定第一连续检测帧数和容错门限，然后进行按8比特滑位检测；若汉明距离小于容错门限，则进入同步态，若汉明距离大于容错门限，则返回搜索态。同步态检测步骤：设定第二连续检测帧数和容错门限，若在第二连续检测帧数内错误码个数大于容错门限，返回搜索态重新检测；若错误码个数小于容错门限，则判定为找到帧同步码组，完成帧同步工作。

在本应用场景的高速并行帧同步方法，采用多路数据并行传输和并行帧同步，在不提高工作时钟频率的前提下，实现信号的高速传输，最高可实现10Gbps的数据吞吐量。基于三态的帧同步检测逻辑，有效减少漏同步和假同步的概率，保证了通信系统的可靠性和稳定性。基于RAM的加解帧设计具有一定的工程意义。

本发明还公开了一种发送端，在一种优选实施方式中，发送端包括发送处理器和第一通信模块；发送处理器与第一通信模块连接，发送处理器执行：

步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；

步骤二，对用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；

步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。

在本实施方式中，发送处理器优选但不限于可并行处理数据的FPGA，优选的，发送端还设有RAM，用以缓存用户数据。第一通信模块优选但不限于为射频通信模块或激光通信模块。

本发明还公开了一种接收端，包括接收处理器和第二通信模块；接收处理器和第二通信模块连接；接收处理器执行上述并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

在本实施方式中，接收处理器优选但不限于可并行处理数据的FPGA，优选的，接收端还设有RAM，用以缓存数据。第二通信模块优选但不限于为射频通信模块或激光通信模块。

本发明还公开了一种低轨卫星通信系统，包括至少两个卫星，当任意两个卫星分别作为发送卫星和接收卫星建立通信链路时：

发送卫星执行：步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；步骤二，对用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送；

接收卫星执行上述并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种并行帧同步方法，其特征在于，包括：

步骤S1，接收发送端发送的数据并同步地将接收数据转换为第一并行数据，发送端发送的每帧数据中均插入了帧同步码组；

步骤S2，对于所述第一并行数据的每一列数据通过第一算法完成所述列数据的帧同步处理，所述第一算法包括：

参数设置步骤，设置N个并行窗口、第一连续检测帧数、第一变量T1、第二连续检测帧数和第二变量T2，T1初始值为0，T2初始值为0，N为大于1的正整数；

搜索态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，进入校核态检测步骤，当未检测到帧同步码组时，返回继续执行搜索态检测步骤；

校核态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T1＝T1+1，判断T1是否达到第一连续检测帧数，若T1达到第一连续检测帧数，进入同步态检测步骤，若T1没有达到第一连续检测帧数，返回继续执行校核态检测步骤，若未检测到帧同步码组，返回执行搜索态检测步骤；

同步态检测步骤，在所述列数据上滑动N个并行窗口后，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测，当检测到帧同步码组时，令T2＝T2+1，判断T2是否达到第二连续检测帧数，若T2达到第二连续检测帧数，认为所述列数据完成帧同步处理，若T2没有达到第二连续检测帧数则返回继续执行同步态检测步骤，若未检测到帧同步码组时，则返回搜索态检测步骤。

2.如权利要求1所述的并行帧同步方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在第一并行数据的全部或部分列数据中同时执行第一算法完成帧同步处理。

3.如权利要求1所述的并行帧同步方法，其特征在于，并行窗口的长度与帧同步码组的长度相等，N个并行窗口的起始位置依次错位K个比特，K大于等于1且小于并行窗口长度。

4.如权利要求1所述的并行帧同步方法，其特征在于，对N个并行窗口内的数据进行帧同步码组检测的过程为：

步骤A，将每个窗口内的数据与接收端的巴克码组做异或处理，基于异或处理结果求取汉明距离；

步骤B，判断N个汉明距离中的最小值是否小于预设的容错门限，若最小值小于等于预设的容错门限，则认为检测到帧同步码组，将最小值对应窗口的位置作为帧同步码组位置，若最小值大于预设的容错门限，则认为未检测到帧同步码组。

5.如权利要求1所述的并行帧同步方法，其特征在于，发送端在发送数据每帧的帧头处插入帧同步码组。

6.如权利要求5所述的并行帧同步方法，其特征在于，在缓存列数据的帧头后，在后续时钟周期上升沿来临时，继续缓存列数据且启用N个并行滑动窗口对列数据进行滑动检测。

7.如权利要求1－6之一所述的并行帧同步方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括数据发送步骤，所述数据发送步骤包括：

步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；

步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；

步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。

8.一种发送端，其特征在于，包括发送处理器和第一通信模块；所述发送处理器与第一通信模块连接，所述发送处理器执行：

步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；

步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；

步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送。

9.一种接收端，其特征在于，包括接收处理器和第二通信模块；所述接收处理器和第二通信模块连接；所述接收处理器执行权利要求1－4之一所述的并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

10.一种低轨卫星通信系统，其特征在于，包括至少两个卫星，当任意两个卫星分别作为发送卫星和接收卫星建立通信链路时：

所述发送卫星执行：

步骤一，对待发送的业务数据进行串并转换获得第二并行数据，对所述第二并行数据进行分路FIFO、RS编码、交织、加扰处理，将处理后的数据记为用户数据；

步骤二，对所述用户数据进行缓存，具体包括：当存储用户数据第一帧时，在第一个时钟周期同时存入帧同步码组和第一帧的第一字节，在后续时钟周期上升沿依次存入第一帧的其余字节直到存完第一帧数据，对于除第一帧之外的其它帧数据直接存入而不存入帧同步码组；

步骤三，读取用户数据并添加帧同步码组后发送，具体包括：对于第一帧：依次读出第一帧的帧同步码组和第一帧的所有字节发送；对于除第一帧之外的其它帧：先读出第一帧的帧同步码组发送，再依次读出每帧数据的所有字节发送；

所述接收卫星执行权利要求1－4之一所述的并行帧同步方法的步骤，实现接收数据帧同步处理。

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