CN113965244A - 卫星通信可变编码调制分数帧处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，处理效率高，资源消耗较少，数据吞吐率较高。本发明通过下述技术方案实现：用基于可变调制编码模式的帧长信息处理模块接收数据源控制参数；帧信息计算模块根据读写控制模块读地址要数的数据产生，对MCS参数进行帧信息计算，分数处理模块根据不同帧长和输入输出并行度，对产生的数据作帧间分数处理保证数据连续后，帧间并串转换模块根据每一帧的符号帧长及分数帧信息，完帧串并拼接；编码器处理模块输入LDPC编码模块进行模式适配，对基带处理中基带头进行帧填充和帧间距平滑，合帧控制模块对帧间的分数帧信息进行帧间分数拼接处理，利用并串转换将多路并行的符号帧数据连续输出。

Description

卫星通信可变编码调制分数帧处理方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种卫星通信中的可变编码调制技术，尤其是不同编码数据帧的分数帧处理方法。

背景技术

随着卫星通信技术的发展，宽带频谱越来越少，在执行高分辨率对地探测任务中，卫星所携带的任务载荷将产生大量的待处理数据，而大部分执行对地探测任务的都是低轨卫星，其单次过境时间非常短，通常只有10分钟左右。为保证数据传输的时效性，卫星下行链路需要更高的数传速率。目前对地探测卫星下行链路大多为X频段链路，在未来几年内，X频段将会变得非常拥挤，频段资源越来越紧缺，调制阶数越高对传输的载噪比要求就越高。遥感卫星观测数据量的日益增加,卫星数据传输能力已成为制约遥感卫星使用效能的瓶颈因素。

]随着对地观测技术及遥感应用需求的发展，在轨卫星的数量不断增加，卫星有效载荷的分辨率(包括高时间分辨率、高空间分辨率、高辐射分辨率、高光谱分辨率等)不断提高，获取的遥感信息容量呈几何级数增长，导致星地链路需要传输的信息速率越来越高。由于链路损耗的波动带来系统链路余量的变化。随着地面站天线仰角增大，链路损耗降低，相应的链路余量将增大。这些余量在以往的系统设计中并没有被利用起来以增大链路总的吞吐量常规的数据传输体制中，固定编码调制的链路预算方式造成在大多数情况下，链路余量都比实际需求高很多因此，导致了链路余量的浪费，也就造成了系统能量的浪费。为了在现有频段上提高卫星的数传能力，一般有两种做法：其一是采用增加带宽利用率的新技术，如双圆极化复用技术，其二是使用高阶调制和高效率编码如低密度奇偶校验码LDPC相结合的方式提高传输的码速率。卫星、空间传输链路、地面接收系统合成的极化鉴别率是影响遥感卫星采用双圆极化频率复用技术成败的关键因数之一。双圆极化频率复用技术指在相同的频率范围内，利用相互正交的两个极化波同时传输两路独立的信号，如使用水平线极化、垂直线极化或者左旋圆极化、右旋圆极化。利用双圆极化频率复用技术可以使传输容量加倍，大大提高了频谱利用效率。然而，极化复用技术不可避免地会带来一定程度的交叉极化干扰，即传输的两路正交极化信号会有部分功率泄露到另外一个极化方向上，导致系统性能恶化。引起交叉极化干扰的原因主要有以下几个方面:(1)星载天线的极化鉴别率；(2)传输路径去极化效应(如降雨、降雪、冰晶、沙暴、尘暴的影响)；(3)接收站天线的极化鉴别率；(4)星、地天线的指向误差。在X频段，星载天线的极化鉴别率为24.8dB左右，接收站天线的极化鉴别率为24.8～30.5dB，但由于各种恶劣环境因素的影响，传输路径去极化效应较为严重，导致卫星、空间链路及地面接收系统的合成极化鉴别率较小，系统的性能会急剧下降、可用度降低。可以认为交叉极化干扰增加了数据传输链路的高斯白噪声功率密度，导致接收到的信噪比下降。

]高阶调制是利用有限资源提供高数据速率直接有效的手段。一个调制符号可以传输更多的信息比特，它取决于调制速率。原则上16QAM和64QAM的最大带宽利用率分别是QPSK的2倍和3倍。使用高阶调制可以提高带宽利用率，从而提高指定带宽的信息传输速率。但需要指出带宽利用率的提高是以降低载干比容差度换来的。也就是说在给定相同的误比特率条件下，高阶调制如16QAM和64QAM需要接收端的Eb/N0比QPSK调制的要求高。高阶调制的通病是信息编码体现在即时发射功率上，调制信号的变化范围大，即时功率的峰均比高。为了避免功率放大器的非线性，发射端功率放大器要超限工作。功率放大器的效率降低，耗电量增加。同时也会增加功率放大器的造价成本。或者降低平均传输功率，这样将会降低最终数据速率。

还有一种更加彻底的做法就是将卫星向更高的频段扩展，如Ka频段，但这样做一方面要加大卫星发射功率，另一方面可能需要替换现有卫星，代价过大。

在设计传统的卫星数传系统时，通常选择最差的信道条件来设计系统的带宽、调制方式、编码方式等，而这些参数确定后在传输的过程中不会改变。如此设计的系统必然会存在链路浪费现象，针对传统传输体制的这种不足之处，一种新型传输体制--可变编码调制(Variable Coding Modulation，VCM)技术应运而生。VCM是一种在通信过程中根据信道条件改变信道编码码率甚至信道编码方式和信号调制方式的一种新型数据传输体制。VCM技术可以通过对星地数传信道条件的动态评估,在保证链路传输误码率和链路余量的前提下,自适应地进行当前信道条件下的最优编码调制方式切换,充分利用系统链路余量,提高卫星星地数据传输效能。由于具备编码方式、调制方式、速率可变的能力,VCM技术十分适合低轨卫星使用。在卫星数传应用中，VCM系统根据某一预定的流程(例如，动态的链路预算)采用不同的编码调制传输模式，以适应不同的信道条件(例如传输距离)，降低链路资源浪费，从而在不增加能量消耗和设备成本的条件下，提高数据传输系统的总吞吐量。

VCM、ACM的使用是DVB-S2的另一个显著的改进。在交互式的点对点应用如IPunicasting、Internet接入等中，VCM功能允许使用不同的调制和纠错方法，并且可以逐帧改变。采用VCM技术，不同的业务类型(如SDTV、高清晰度电视(HDTV)、音频、多媒体等)可以选择不同的错误保护级别分级传输，因而传输效率得以大大提高。VCM结合使用回传信道，还可以实现适应编码调制(Adaptive Coding Modulation，ACM)，可以针对每一个用户的路径条件使传输参数得到优化。VCM技术还可以应用于卫星数传(卫星与地面站间的点对点数据传输)领域。在卫星运行过程中，随着其轨道变化，其仰角是呈周期性变化的，那么卫星与地面站间的信道条件也是呈周期性变化的。除了卫星数字电视广播，VCM技术同样可以应用于探空火箭的对地通信中。探空火箭在升空过程中，其高度是不断变化的，传统的传输体制下，根据最远距离的最坏信道条件设计固定的信道编码方式、效率和调制方式，这种方式被称为固定编码调制CCM(Constant Coding Modulation)，这种基于调制编码模式CCM方式必然会造成较大的链路浪费。若在探空火箭中应用VCM技术，根据不同的信道条件选择不同的调制方式，便能够在不改变系统发射及接收能力、满足目标误码率的前提下，提高系统吞吐量。

高分辨率对地探测卫星任务对高速数据传输提出了更高的要求，VCM传输体制的应用极大地增加了卫星下行数据的传输量，使星上发射功率得到了最大化利用的同时也保证了星上大量载荷数据传输的实时性。此外，在具体实现中，为了适应更加多变复杂的应用环境，还需对星上信号处理进行优化，以保证各种编码调制体制的切换时间非常短，从而满足数据传输连续的要求。由于VCM体制中模式的多样性，以及工程实现时关于码速率以及数据吞吐量的要求，其工程实现相对比较困难。接收自适应编码调制信号时存在的接收过程易中断、数据不连续等问题。

发明内容

本发明针对以上问题和现有技术存在的不足之处，提供一种运算量较低，执行速度快，处理效率高，资源消耗较少，数据吞吐率较高，硬件结构简单，可扩展性良好，能够兼容不同的输入输出并行度模式的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，以解决在编码后对不同码率的数据帧进行延迟，使之不同编码帧进入后续模块的最终延迟一致问题。

本发明的上述目的可以通过以下措施来得到，一种卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，具有如下技术特征：采用基于可变调制编码模式(MCS)的帧长信息处理模块接收数据源控制参数，并产生不同的调制编码模式MCS信息，为了适应不同的MCS参数需求，通过帧数据产生模块生成数据帧，并将数据帧存入数据缓存模块RAM数据缓存区中；

采用数据读写控制模块从缓存区中读使能及地址，帧信息计算模块根据读写控制模块产生的读地址要数的数据产生，对MCS参数进行帧信息计算，匹配VCM编码器处理模块，同时将分数帧信息送入分帧处理模块进行帧间分数处理，分数处理模块根据不同帧长和输入输出并行度，对产生的数据作帧间分数处理保证数据连续后，帧间并串转换模块根据每一帧的符号帧长及分数帧信息，通过缓存移位的方式进行分帧和帧间串并转换，完成帧间数据的帧串并拼接，并通过每个DVB处理块获得正确的编码数据处理结果，将依次到来的帧数据分别送入对应的编码器处理模块进行基带处理和编码处理；

编码器处理模块将LDPC编码模块需要的比特帧长和不同数据输入并行度对应的符号帧长，以及连续两帧间存在共有数据的分数帧信息参数，输入LDPC编码模块进行模式适配，对基带处理中基带头进行帧填充和帧间距平滑，延迟输出至星座映射模块及物理层处理；

星座映射模块及物理层根据合帧控制机制从RAM写控制模块中提取帧长信息，写完毕标志，同时向RAM读控制模块发出帧长信息，写完毕信息，星座映射模块依据MCS信息完成星座映射，将映射后的数据分为IQ两路，计算当前帧的帧长信息，然后在物理层中完成信令插入，导频插入以及符号加扰功能，并将RAM写控制模块写信息、RAM读控制模块读信息送入合帧控制模块进行合帧处理；

合帧控制模块根据写控制模块送出的写完毕标志和读起始标志，触发当前帧的RAM读控制，按输出位数读出RAM读控制模块中的分数帧长信息，将当前帧的分数帧长信息送出，对帧间的分数帧信息进行帧间分数拼接处理，利用并串转换将多路并行的符号帧数据连续输出。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明采用基于MCS的帧长信息处理模块接收数据源控制参数，并产生不同的调制编码模式MCS信息，为了适应不同的MCS参数需求，通过帧数据产生模块生成数据帧，可以根据不同MCS及数据源的并行度确定当前帧的符号帧长、比特帧长及分数帧长信息，运算量较低，执行速度快，处理效率高，可以适应不同的数据源并行度和不同数量的MCS，应用更加广泛。

本发明采用帧信息计算模块根据数据读写控制模块产生的读使能和读地址，不断的从缓存区中读出数据，并进行帧信息计算确定是否输出最后一个数据。将计算完毕的的帧信息连同数据帧送入分数处理模块。分数处理模块根据不同帧长和输入输出并行度，对产生的数据作帧间分数处理，根据每一帧的符号帧长及分数帧信息，通过缓存移位的方式完成帧间数据的拼接，帧间分数处理保证数据连续的同时使得每个DVB处理块获得正确的信息输入，通过帧间并串转换模块进行分帧和帧间串并转换，将依次到来的帧数据分别送入对应的编码器处理模块；并串转换时，为了使不同编码器处理块的保持连续，需要遵循一定的读写规则。具体而言，只有第一帧写入完毕且读出完毕，第二帧才可以写入，依次类推。这样做主要是为了实现数据帧的顺序拼接，可以防止前后两帧间顺序颠倒从而数据错乱。并且分帧处理模块可以根据实际需求决定DVB处理模块的并行度，以适应不同的数据处理吞吐率；经过DVB处理模块处理之后的数据均是串行输出，提高输了出的吞吐率，通过分数帧处理技术减少了资源消耗。

本发明采用编码器处理模块将LDPC编码模块需要的比特帧长和不同数据输入并行度对应的符号帧长，以及连续两帧间存在共有数据的分数帧信息参数，输入LDPC编码模块进行模式适配和基带处理，编码处理平滑编码帧间距离的延迟输出至星座映射模块及物理层处理；能够在不同并行度的输入输出上进行选择，可以适应更多的芯片，模块化程度较高，便于硬件实现。避免了不同帧的MCS和对应的信息帧长不同，使得不同帧的符号长度可能不一致的缺陷。

本发明采用星座映射模块及物理层处理根据MCS信息完成星座映射，星座映射模块将映射后的数据分为IQ两路，计算当前帧的帧长信息，写控制模块采用合帧控制机制顺序写入RAM中，写入RAM的同时确定分数帧信息，同时发出写完毕信号，然后在物理层中完成信令插入，导频插入以及符号加扰功能，并送入合帧控制模块进行合帧处理；编码后帧间距离平滑，能够让不同码率的编码输出最终到达后续处理模块的时刻一致，使得编码后帧间距离均匀，便于帧间并串转换。采用这种平滑编码后帧间距离的延迟输出技术。可以避免不同码率对应的信息帧长不同，导致编码延迟相差很大的缺陷。在编码后对不同码率的数据帧进行延迟，可以解决严重时可能导致数据重叠，使之不同编码帧进入后续模块的最终延迟一致。

本发明采用合帧控制模块，根据写控制模块送出的写完毕标志和读起始标志，触发当前帧的RAM读控制，按输出位数读出RAM中的数据，并将当前帧的分数帧长信息送出，完成帧间分数拼接处理，利用并串转换将多路并行的符号帧数据连续输出。分合帧时的分数帧处理模块，可以适应不同MCS及数据并行度，保证了帧间数据的连续性。由于编码器块输出的经过调制的数据帧是并行的，后续模块需要的数据是有一定并行度的串行数据帧，将这些并行编码器块的数据转化为顺序串行的数据帧，可以克服MCS的差异，编码器处理模块输出的帧长可能不是最终输出并行度的整倍数的问题，通过合帧时分数帧处理模块进行拼接处理合帧处理模块，按顺序将不同DVB块的输出拼接在一起，避免了DVB处理并行度增加或减少后数据帧间的顺序的错位问题。这种基于分合帧的VCM硬件实现算法，可以实现任意编码调制方式(包括空帧)的组合，可以实现最大至2Gbps的数据传输速率，使得能够兼容不同的输入输出并行度模式，兼容更多的MCS。从而解决了在编码后对不同码率的数据帧进行延迟，使之不同编码帧进入后续模块的最终延迟一致问题。

附图说明

图1是本发明卫星通信可变编码调制分数帧处理流程图；

图2图1帧信息计算模块帧信息计算及数据获取流程示意图；

图3图1帧间分数处理模块的帧间串并转换处理流程示意图；

图4是图3的分帧模块实现结构示意图；

图5是图1星座映射、物理层处理原理示意图；

图6是图1合帧模块实现示意图。

具体实施方式

参阅图1。根据本发明，采用基于可变调制编码模式(MCS)的帧长信息处理模块接收数据源控制参数，并产生不同的调制编码模式MCS信息，为了适应不同的MCS参数需求，通过帧数据产生模块生成数据帧，并将数据帧存入数据缓存模块RAM数据缓存区中；采用数据读写控制模块从缓存区中读使能及地址，帧信息计算模块根据读写控制模块产生的读地址要数的数据产生，对MCS(Modulation Coding Style)参数进行帧信息计算，匹配VCM编码器处理模块，同时将分数帧信息送入分帧处理模块进行帧间分数处理为分数帧信息，分数处理模块根据不同帧长和输入输出并行度，对产生的数据作帧间分数处理保证数据连续后，帧间并串转换模块根据每一帧的符号帧长及分数帧信息，通过缓存移位的方式进行分帧和帧间串并转换，完成帧间数据的帧串并拼接，并通过每个DVB处理块获得正确的编码数据处理结果，将依次到来的帧数据分别送入对应的编码器处理模块进行基带处理和编码处理。

编码器处理模块将LDPC编码模块需要的比特帧长和不同数据输入并行度对应的符号帧长，以及连续两帧间存在共有数据的分数帧信息参数，输入LDPC编码模块进行模式适配，对基带处理中基带头进行帧填充和帧间距平滑，延迟输出至星座映射模块及物理层处理；星座映射模块及物理层根据合帧控制机制从RAM写控制模块中提取帧长信息，写完毕标志，同时向RAM读控制模块发出帧长信息，写完毕信息，星座映射模块依据MCS信息完成星座映射，将映射后的数据分为IQ两路，计算当前帧的帧长信息，然后在物理层中完成信令插入，导频插入以及符号加扰功能，并将RAM写控制模块写信息、RAM读控制模块读信息送入合帧控制模块进行合帧处理；

合帧控制模块根据写控制模块送出的写完毕标志和读起始标志，触发当前帧的RAM读控制，按输出位数读出RAM读控制模块中的分数帧长信息将当前帧的分数帧长信息送出，对帧间的分数帧信息进行帧间分数拼接处理，利用并串转换将多路并行的符号帧数据连续输出。

在可选的实施例中，包括为了适应不同帧长处理的帧长控制模块、数据缓存模块、数据读写控制模块，为了匹配VCM编码器处理模块而设计的帧间串并转换的分帧处理模块，为了提高输出并行度的帧间并串转换模块以及为了适应不同帧长和输入输出并行度的帧间分数处理模块。

帧信息计算模块根据MCS信息计算帧信息，帧信息包括比特帧长、符号帧长分数帧长信息，其中，比特帧长指的是编码前信息位长，符号帧长指的是编码前信息长度除以数据并行度的整数部分，分数帧长信息是指编码前信息长度除以数据并行度的余数。帧信息计算模块得到帧长信息后，根据符号帧长和分数帧长信息确定当前帧最后一个数据中当前帧可用信息和下一帧可用部分，进而确定当前帧获取数据的使能和地址。

参阅图2。在帧信息计算及数据获取中，帧信息计算模块向后续处理模块：MCS生成模块发出需要一帧数据请求，MCS生成模块根据编码信息、调制信息、当前帧控制信息产生新的MCS模式和数据源输出的并行度，确定当前帧的编码方式的比特帧长Lb信息、符号帧长Ls及分数帧信息Lf，由数据源的输出并行度确定。根据前后两帧的Lf计算上一帧的残余数据量及下一帧可用残余数据，判断残余数据是否够当前帧使用，若是够当前帧使用，则Ls不变，Ls＝Ls，若不够当前帧使用，则Ls加1，Ls＝Ls+1。帧信息计算模块根据确定符号帧长Ls，产生读地址及读使能，从缓存区RAM中读出一帧新的数据，当缓存区RAM中的数据减少至一半时，向数据源发出请求，数据源产生一半的数据再次填满RAM，将分数帧信息送入帧间分数处理模块。

为了适应不同的MCS参数需求，帧数据产生模块根据空帧控制字选择数据源的类型，每一次产生一帧视编码器所需的最大信息长度而定的足够长(本实施例中位8192个字节)的数据帧存入RAM数据缓存区中，然后根据读使能和读地址不断的从缓存区中读出数据，当缓存区数据减少一半时，向数据源发送请求再产生一长帧数据写入数据缓存区。

参阅图3。分数处理主要针对32位并行数据相邻两帧间有一个32bit并行数据，有一部分是属于上一帧的数据，有一部分又属于下一帧的并行数据，第n个时钟节拍，前面k比特属于上一帧，后面32-k比特属于下一帧。帧间分数处理模块从每一帧的第一个数据i＝1开始处理，在第1到Ls-1个符号时，根据当前帧可用残余N0输出拼接数据Dout，并更新寄存器Reg。当前帧的最后一个数据，i＝Ls时，帧间分数处理模块根据N0输出拼接数据Dout，并更新存放在临时寄存器Regt的中数据，寄存器Reg在Ls+1拍时输出多余的数据及更新数据，在Ls+1拍时输出多余的数据及更新数据寄存器Reg。若此时Flag＝0，则说明不会再输出一拍多余的数据，所以仅仅需要保存当前数据的残余部分供下一帧使用，直接进入下一帧的处理。若Flag＝1，则说明需要再输出一拍，当前Reg不更新，等到i＝Ls+1时再根据Regt的值和N0来更新，同时输出Regt中的残余数据。并进入下一帧的处理。帧间分数处理模块判断是否有i＜Ls，是则输出拼接数据Dout，并更新寄存器Reg，否则，更新存放在临时寄存器Regt中的数据，并判断是否有Flag＝1，若Flag＝1，当前Reg不更新，i＝i+1，输出拼接数据Dout，并更新数据寄存器Reg，进入下一帧的处理，返回i＝1重新开始处理。否则当前Reg不更新，等到i＝Ls+1时再根据Regt的值和残余N0来更新，同时输出Regt中的残余数据。

参阅图4，数据帧经过帧间小数处理之后，为提高数据吞吐率，需要将分数帧处理后的串行帧通过分帧模块变为32路并行的数据帧。而每一帧数据由原来的32位并行转换位比特串行数据。从而实现帧间的串并转换，帧内的并串转换功能。分帧处理工作时首先通过提取帧数据使能的上升沿来来确定帧序号,进而确定该帧数据由哪一个并/串处理模块处理的控制使能Ctrl_En,送给对应的并/串处理模块。假设第一帧数据到来时，则第一个并/串处理模块对应的控制使能拉高，直到第一帧结束，该控制使能才拉低，而第2至第32个并/串处理模块对应的控制使能全部拉低。因此，当第2至第32帧数据经过并/串处理模块1时，该模块不会处理这些数据帧，也就不会有数据输出。而当第二帧数据到来时，第二个并/串处理模块对应的控制使能拉高，直到第二帧结束，该控制使能才拉低。而第1，第3至第32个并/串处理模块对应的控制使能均是拉低的。每一个并串处理块只有当对应的控制使能拉高时，才将当前的数据帧写入双口RAM中，同时，该模块根据比特帧长将RAM中的数据顺序读出，完成数据帧内的并串转换。由于分数拼接的关系，写入每一个双口RAM的数据并不会被全部读出，如写入的是198个符号，而后面仅仅需要197.25个符号，即6312个比特，所以仅需读出前面的6312个比特即可。这样就得到32路并行的比特数据帧，送往后续的32个并行的DVB处理模块。

参阅图5。在每一个DVB处理模块中，将实现以下功能。基带处理模块提取当前MCS信息中关于基带头添加，帧填充，加扰，编码调制类型，交织等的参数控制字，对于空帧，编码时按照最高码率来处理，其中，参数控制字包含了每一帧数据需要处理的所有参数控制字的MCS信息，每一帧数据括长短帧和基带头。基带处理模块接收控制参数信息，基带头添加帧填充，完成模式适配的工作，编码处理模块基于VCM结构的DVB-S2协议进行基带加扰处理，采用循环码BCH为内码进行编码和比特交织处理，低密度奇偶校验码LDPC以级联码结构为外码进行比特序列比特Bit交织，物理层处理模块根据MCS进行星座映射进入物理层处理，完成信令插入，导频插入以及符号加扰和空帧，编码调制类型等。BCH码把信源待发的信息序列按固定的κ位一组划分成消息组，再将每一消息组独立变换成长为n的二进制数字组，称为码字。

低密度奇偶校验码LDPC为外码的级联码结构，LDPC码率包括1/4，1/3，2/5，1/2，3/5，2/3，3/4，4/5，5/6，8/9，9/10。不同码率编码时的输出延迟相差很大，导致后续处理时面临较大存储压力。需要对不同码率对应的编码帧进行帧间距平滑。帧间距平滑处理模块将根据事先确定的延迟值对不同的编码数据帧进行相应的延迟，使之不同编码帧进入后续模块的最终延迟相对一致。星座映射及物理层处理模块根据MCS信息完成星座映射，映射后的数据变成每个符号用8比特表示的IQ两路，之后完成信令插入，导频插入以及符号加扰等功能。

参阅图6。合帧处理模块将32路并行的、按帧进行的物理层处理之后的符号数据流，合并成按8路并行输出的串行符号数据流，其中，串/并1模块处理第1、33、65、…帧数据，串/并2处理第2、34、66、…帧数据，依次的，编码器32处理第32、64、96、..帧数据，且串/并1～串/并32是同时处理的，以便达到更高的数据吞吐率。

串并转换数据读控制模块根据写入RAM的数据量及后续所需的并行度(8)，计算当前帧的符号帧长及分数帧长，并产生写完毕标志，32路并行的串并转换后的并行数据，经通路切换至帧间拼接处理模块进行帧间拼接处理，完成数据连续性的处理。RAM中数据的读出受到上一个并行度读完毕标志和当前并行度写完毕标志控制，以保证帧数据之间的连续性。

合帧处理模块利用并串转换将32路并行的符号帧数据连续输出，对于每一帧符号数据，第一帧的读写完毕之后开始写第二帧，依次类推顺序写入32个RAM中。在当前帧写入RAM的同时，计算当前帧的帧长，分数帧长，同时发出写完毕信号，送往后面模块的数据是8路并行符号，合帧控制机制控制不同并行度中帧数据的顺序读写，读出时，根据写控制模块送出的写完毕标志和合帧控制模块送入的读起始标志，触发当前帧的RAM读控制，按输出位数读出RAM中的数据，并将当前帧的分数帧长信息送出，用于后面帧间分数拼接模块的帧间拼接处理，帧间分数拼接模块根据分数帧信息对帧间分数拼接。完成拼接的连续符号帧数据送往后续模块继续处理。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中，对于本领域的工程技术人员而言，可以有各种更改和变化，凡是利用本发明所作的任何修改，等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，具有如下技术特征：采用基于可变调制编码模式(MCS)的帧长信息处理模块接收数据源控制参数，并产生不同的调制编码模式MCS信息，为了适应不同的MCS参数需求，通过帧数据产生模块生成数据帧，并将数据帧存入数据缓存模块RAM数据缓存区中；

采用数据读写控制模块从缓存区中读使能及地址，帧信息计算模块根据读写控制模块产生的读地址要数的数据产生，对MCS参数进行帧信息计算，匹配VCM编码器处理模块，同时将分数帧信息送入分帧处理模块进行帧间分数处理，分数处理模块根据不同帧长和输入输出并行度，对产生的数据作帧间分数处理保证数据连续后，帧间并串转换模块根据每一帧的符号帧长及分数帧信息，通过缓存移位的方式进行分帧和帧间串并转换，完成帧间数据的帧串并拼接，并通过每个DVB处理块获得正确的编码数据处理结果，将依次到来的帧数据分别送入对应的编码器处理模块进行基带处理和编码处理；

编码器处理模块将LDPC编码模块需要的比特帧长和不同数据输入并行度对应的符号帧长，以及连续两帧间存在共有数据的分数帧信息参数，输入LDPC编码模块进行模式适配，对基带处理中基带头进行帧填充和帧间距平滑，延迟输出至星座映射模块及物理层处理；

星座映射模块及物理层根据合帧控制机制从RAM写控制模块中提取帧长信息，写完毕标志，同时向RAM读控制模块发出帧长信息，写完毕信息，星座映射模块依据MCS信息完成星座映射，将映射后的数据分为IQ两路，计算当前帧的帧长信息，然后在物理层中完成信令插入，导频插入以及符号加扰功能，并将RAM写控制模块写信息、RAM读控制模块读信息送入合帧控制模块进行合帧处理；

合帧控制模块根据写控制模块送出的写完毕标志和读起始标志，触发当前帧的RAM读控制，按输出位数读出RAM读控制模块中的分数帧长信息将当前帧的分数帧长信息送出，对帧间的分数帧信息进行帧间分数拼接处理，利用并串转换将多路并行的符号帧数据连续输出。

2.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在：帧信息计算模块根据MCS信息计算帧信息，帧信息包括比特帧长、符号帧长分数帧长信息，其中，比特帧长指的是编码前信息位长，符号帧长指的是编码前信息长度除以数据并行度的整数部分，分数帧长信息是指编码前信息长度除以数据并行度的余数；帧信息计算模块得到帧长信息后，根据符号帧长和分数帧长信息确定当前帧最后一个数据中当前帧可用信息和下一帧可用部分，进而确定当前帧获取数据的使能和地址。

3.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：在帧信息计算及数据获取中，帧信息计算模块向后续处理模块：MCS生成模块发出需要一帧数据请求，MCS生成模块根据编码信息、调制信息、当前帧控制信息产生新的MCS模式和数据源输出的并行度，确定当前帧的编码方式的比特帧长Lb信息、符号帧长Ls及分数帧信息Lf，由数据源的输出并行度确定。

4.如权利要求3所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：帧信息计算模块根据前后两帧的分数帧信息Lf计算上一帧的残余数据量及下一帧可用残余数据，判断残余数据是否够当前帧使用，若是够当前帧使用，则符号帧长Ls不变，Ls＝Ls，若不够当前帧使用，则Ls加1，Ls＝Ls+1；帧信息计算模块根据确定符号帧长Ls，产生读地址及读使能，从缓存区RAM中读出一帧新的数据，当缓存区RAM中的数据减少至一半时，向数据源发出请求，数据源产生一半的数据再次填满RAM，将分数帧信息送入帧间分数处理模块。

5.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：为了适应不同的MCS参数需求，帧数据产生模块根据空帧控制字选择数据源的类型，每一次产生一帧视编码器所需的最大信息长度而定的足够长的数据帧存入RAM数据缓存区中，然后根据读使能和读地址不断的从缓存区中读出数据，当缓存区数据减少一半时，向数据源发送请求再产生一长帧数据写入数据缓存区。

6.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：分数处理针对32位并行数据相邻两帧间有一个32bit并行数据，有一部分是属于上一帧的数据，有一部分又属于下一帧的并行数据，第n个时钟节拍，前面k比特属于上一帧，后面32-k比特属于下一帧。

7.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：帧间分数处理模块从每一帧的第一个数据i＝1开始处理，在第1到Ls-1个符号时，根据当前帧可用残余N0输出拼接数据Dout，并更新寄存器Reg，当前帧的最后一个数据，i＝Ls时，帧间分数处理模块根据N0输出拼接数据Dout，并更新存放在临时寄存器Regt的中数据，寄存器Reg在Ls+1拍时输出多余的数据及更新数据，在Ls+1拍时输出多余的数据及更新数据寄存器Reg。

8.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：帧间分数处理模块判断是否有数据i＜Ls，是则输出拼接数据Dout，并更新寄存器Reg，否则，更新存放在临时寄存器Regt中的数据，并判断是否有标志Flag＝1，若Flag＝1，当前Reg不更新，i＝i+1，输出拼接数据Dout，并更新数据寄存器Reg，进入下一帧的处理，返回i＝1重新开始处理，否则当前Reg不更新，等到i＝Ls+1时再根据Regt的值和残余N0来更新，同时输出Regt中的残余数据。

9.如权利要求1所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：在每一个DVB处理模块中，基带处理模块提取当前MCS信息中关于基带头添加，帧填充，加扰，编码调制类型，交织的参数控制字，对于空帧，编码时按照最高码率来处理，其中，参数控制字包含了每一帧数据需要处理的所有参数控制字的MCS信息，每一帧数据包括长短帧和基带头。

10.如权利要求9所述的卫星通信可变编码调制分数帧处理方法，其特征在于：基带处理模块接收控制参数信息，基带头添加帧填充，完成模式适配的工作，编码处理模块基于VCM结构的DVB-S2协议进行基带加扰处理，采用循环码BCH为内码进行编码和比特交织处理，低密度奇偶校验码LDPC以级联码结构为外码进行比特序列比特Bit交织，物理层处理模块根据MCS进行星座映射进入物理层处理，完成信令插入，导频插入以及符号加扰和空帧，编码调制类型。

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