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GB／T 39353-2020 空间数据与信息传输系统 邻近空间链路协议 同步和编码子层.pdfGB/T393532020
空间数据与信息传输系统
铁路(高铁)桥梁防水工程施工方案本标准规定了空间数据与信息传输系统邻近空间链路中数据链路层同步和编码子层的主要功能 数据结构、信道编码、发送端和接收端的流程。 本标准适用于邻近空间航天器之间的通信。推荐与GB/T39352和GB/T39354一并使用
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件， GB/T39352空间数据与信息传输系统邻近空间链路协议数据链路层（GB/T39352一2020， SO22663:2015,MOD) GB/T39354空间数据与信息传输系统邻近空间链路协议物理层（GB/T39354一2020， SO 21460.2015.MOD)
下列术语和定义适用于本文件。 3.1 空间链路spacelink 航天器之间以及航天器与地面之间的通信链路。 注：一个空间链路包括一个或多个单向或双向物理通道。 3.2 邻近空间链路proximityspacelink 邻近链路proximitylink 用于1m到100000km距离范围航天器之间直接通信的通信链路。 用于主航天器和附属航天器之间的通信链路。 注：短距离、双向、固定或移动的射频链路，主要用于在探测器、着陆器、巡视器、轨道星座以及轨道中继器之间进行 通信，具有时延小、信号能量中等（不是微弱信号）、会话独立且时间短的特点。 3.3 邻近链路传输单元 proximity link transmission unit;PLTU 由CCSDS邻近空间链路传送帧附加ASM和CRC组成的数据单元。
下列缩略语适用于本文件。 ASM：附加同步标志（attachedsynchronizationmarker）；
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信息速率的测定位置如图2所示。信息速率的约定如下： a）数据率R。：进入编码器前的数据流的速率，在编码器的输人端测量； b）编码符号率R。：同步和编码子层与物理层之间的数据速率，在二者接口间测量： c）信道符号率R：发射机输出的信息速率，在发射机输出端口测量
图2不同信息速率的测定位置示意图
5.3邻近空间链路协议分层模型
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邻近空间链路协议是一种用于空间任 准路协议，能够满足各种特征的邻近空间链路 的空间数据传输需求，包含数据链路层和物理层 邻近空间链路模型结构如图3所示
5.3.2物理层的功能
3邻近空间链路模型结
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5.3.2.2发送端功解
发送端功能包括： a） 根据来自数据链路层的控制变量（数据流速率R、调制方式、频率、双工、模式、发射），控制收 发信机的功能； b）将来自数据链路层已经完成编码的符号流调制到载波上。
5.3.2.3接收端功能
接收端功能包括： a）接收来自接收机的串行数据流，并输出到数据链路层； b）为数据链路层的MAC子层提供状态信号，信号包括载波捕获信号、符号锁定信号
3.3数据链路层的功能
数据链路层的功能是在收发信机之间为发送用户数据、控制报告、控制命令等提供支持，包含1/O 子层、数据业务子层、数据顿子层、同步和编码子层、MAC子层共五个子层， 在发送端，数据链路层接收用户数据和路由信息输入，产生要输出的编码符号流，并传递给物理层， 用于调制输出，其中包含PLTU和空闲数据。在接收端，数据链路层从物理层接收串行编码符号流，从 中提取PLTU，并完成协议数据单元的处理，通过输出端口将用户数据顿投递给用户。数据链路层接收 本地航天器控制器或通过邻近空间链路传来的指令，完成操作状态控制
同步和编码子层的基本功
同步和编码子层是数据链路层的一部分， 在发送端，同步和编码子层生成编码后的符号流（包含PLTU和空闲数据），并输出到物理层进行 载波调制。每一个PLTU包含一个邻近空间链路传送顿， 多个可变长度的PLTU组成一个非连续串行数据流，两个相邻PLTU间可以存在一定的延时（间 索）。对于一个全双工或半双工链路，建立链路时PLTU都需要获得同步，插人空闲数据用于捕获同步 过程。如果无有效PLTU，将发送空闲数据以保持同步。通信会话建立、数据业务操作、通信会话终止 的流程详见GB/T39352。
发送端功能包括： a） 接收来自数据顿子层的邻近空间链路传送顿，插人ASM和CRC构成PLTU； b）生成待编码的数据流，数据流中需要插人捕获序列、结尾序列，无PLTU时插入空闲序列； c） 信道编码： d）以固定符号率R。向物理层提供编码后的数据，用于调制发射输出
6.4发送端同步和编码子层与上下层（子层）的关系
阝近链路传输单元（PLTU
7.1PLTU的基本特征
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4发送端同步和编码子层与上下层（子层）的关
本节主要涉及PLTU的处理，邻近空间链路传送帧的相关内容详见GB/T39352。PLTU和邻 链路传送顿均是长度可变结构。在链路的发送端，同步和编码子层构建PLTU，每一个PLTU 一个邻近空间链路传送顿。在接收端，同步和编码子层处理PLTU后提取出邻近空间链路
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7.3附加同步标志（ASM）
ASM是PLTU的一部分，具体情况如下： a）ASM共24bit，位于PLTU的起始位置： b）ASM为固定序列0xFAF320； c）在接收端,ASM用于检测PLTU的起始位置。
.4邻近空间链路传送帅
在以下情况下，在未编码数据流中捕入空闲数据进行编码： a）为了捕获而插的捕获序列； b）无可用PLTU时而插人的空闲序列； c）在一个传送周期结束前插人的结尾序列。 每一个空闲数据序列均是一个固定的伪随机序列，该序列具有周期性，可以根据需要进行循环重 复。本协议数据链路层部分（参见GB/T39352)规定了捕获序列、 空闲序列、结尾序列的使用要求
8.2空闲数据使用约束
空闲数据的使用约束： a 捕获序列位于发射数据流的始端； b）空闲序列应在无有效PLTU时插人数据流中； c）结尾序列位于发射数据流的末端。 空闲数据由伪随机序列0x352EF853组成，必要时进行重复。 如果采用了LDPC编码，捕获序列应从该伪随机序列的第一个比特开始。对于其他编码方式，捕 获序列的起始比特不做要求
8.3由空闲数据构成的序列
捕获序列的持续时间由MIB中的AcquisitionIdleDuration参数规定
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在数据传送过程中，编码后的PLTU作为连续数据流进行发送。如果无可用PLTU时，空闲序列 用于构成连续数据流进行发送，以保持信道数据流的连续和接收端同步。 在整个数据传送期间，一旦无有效PLTU.就插人空闲序列进行传送
在一个传送周期的结束阶段，插人一段固定长度的结尾序列。插入结尾序列的目的是为了让接收 端在处理完最后一个数据单元数据后，仍能保持一段时间的位同步和卷积解码。 结尾序列的持续时间由MIB中的TailIdleDuration参数规定
本标准规定了两种用于邻近空间链路通信的编码方式，为卷积编码和LDPC编码。 注：如果采用了邻近空间链路协议规定以外的信道编码方式，比如RS编码，这种编码方式的生效可以由MAC子层解 析"设置物理层扩展（SETPLEXTENSIONS)”指令（本标准涉及的所有指令详细情况可参考GB/T39352)进行 控制。对于需要支持互操作的应用场景，不宜采用非本标准规定的信道编码方式
同步和编码子层处理邻近空间链路传送顺，添加ASM和CRC后生成数据率为R。的待编码比特 流。比特流的速率R。在MAC子层解析“设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAMETERS)” 和“设置物理层扩展（SETPLEXTENSIONS）”两条指令后设定，可以设定的速率有（单位均为bit/s） 000,2000,4000,8000,16000,32000,64000,128000,256000,512000,1024000,2048000。如果 采用LDPC编码，数据率Ra是个估计值。 同步和编码子层可以采用三种编码处理方式生成数据流： a）无编码： b）卷积编码； c)LDPC编码。 卷积编码和LDPC编码为可选项，在发射端由“设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAM ETERS）”指令规定，在接收端由“设置接收机参数（SETRECEIVERPARAMETERS）”指令规定。 MAC子层执行接收到的指令并将编码相关的参数传递到同步和编码子层，同步和编码子层根据该参 数进行相应配置。 “设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAMETERS）”和“设置接收机参数（SET RECEIVERPARAMETERS)”两条指令包含一个可将卷积编码和RS编码组合的可选项。本标准不 涉及RS编码和将之与卷积编码组合的编码
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图6同步和编码子层的发送端工作流程
LDPC编码采用固定的数据块长度k，k=1024。编码数据块的构建原则如下： a）采用第7章的方式构建PLTU； b）在第一个PLTU的前面插人捕获序列、最后一个PLTU的后面插人结尾序列，无PLTU时插 人空闲序列； c）将构建完成的数据流按照1024bit一个数据块进行LDPC编码。 第一个待编码LDPC数据块应以捕获序列的第一个比特作为起始位。 每一个1024bit待编码数据块编码后的长度为2048bitk=1024，n=2048），编码效率为1/2。 LDPC码字需要按照9.5进行伪随机化处理。 LDPC码字需要同步化处理，在码字间插入CSM。CSM的长度为64bit，具体为0x034776C7272895BO。 SM与LDPC码字间为无缝拼接.LDPC编码流程的示意图如图7所示
图7LDPC编码码流形成过程
9.5LDPC码字伪随机化
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在发送端，LDPC码字需要进行伪随机化。在接收端，进行LDPC解码之前需要去伪随机化操作。 增加CSM以同步伪随机化操作。从LDPC码字的第一个比特开始应用伪随机化操作。 在发送端，LDPC码字的第一个比特和伪随机序列的第一个比特对应，按顺序对应进行异或运算； 而在接收端应采用相同的伪随机序列进行数据的恢复。定位CSM后，再将紧邻的数据进行去伪随机 化操作。 CSM不进行伪随机化操作。去伪随机化可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。 伪随机化序列的生成多项式如公式（1）所示：
h(X)一一生成多项式； X 一多项式变量。 该伪随机序列的第一个比特应与LDPC码字的第一个比特对应，伪随机序列的周期255bit，超过 255bit后进行重复直至LDPC码字结束。 伪随机化序列生成器的初始值为全1。图8给出了一种伪随机序列的生成原理图，产生的序列的 前40bit为：1111111100111001100111100101101001101000。
10同步和编码子层发送端流程
同步和编码子层发送端的流程主要包括： 接收来自数据顿子层的邻近空间链路传送顿； b）对于每一个邻近空间链路传送顿，同步和编码子层增加ASM和CRC后形成PLTU； 生成待编码的数据流，必要时在数据流中插入空闲数据； d）根据指定的编码方式，对数据流进行编码并输出编码后的数据流； 将编码后的数据流以编码符号率R。输出到物理层； 当时间标签采集功能有效，还需要进行以下两种操作： 1） 在计算CRC之前，同步和编码子层需要存储时间、顿序列号、QoS、每一个邻近空 传送顿的方向； 2） 捕获的时间标签对应输出的PLTU中ASM域最后一位的后跳变沿采样参考点 系统实现定义）的时刻。
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11同步和编码子层接收端流程
同步和编码子层接收端的流程主要包括： a）接收来自物理层的编码数据流； b）需要对接收到的数据流进行解码； c）采用ASM去定位一个PLTU的起始位置，进而完成邻近空间链路传送帧的同步操作； 使用邻近空间链路传送顿中的顿长度（位于邻近空间链路传送顿顿头中）去定位CRC校验数 据的起始位置； e） 完成接收到的邻近空间链路传送顿的32bitCRC校验功能； 如果检测到CRC错，将该帧标识为无效顿： 1）在接收端，顿的有效性由同步和编码子层传递给使用方； 2）当顿无效时，使用方根据具体的实现方法决定是否丢弃； 8 将接收到的数据顿送给数据顿子层 h 当时间标签采集功能有效，还需要进行以下两种操作： 1）在解码后，同步和编码子层需要存储时间、顿序列号、QoS和每一个接收的邻近空间链路 传送顿的方向； 2 捕获的时间标签应对应接收的PLTU中ASM域最后一位的后跳变沿采样参考点（由实 际系统实现定义）的时刻
同步和编码子层接收端的流程主要包括： a）接收来自物理层的编码数据流； b）需要对接收到的数据流进行解码； c）采用ASM去定位一个PLTU的起始位置，进而完成邻近空间链路传送帧的同步操作； 使用邻近空间链路传送顿中的顿长度（位于邻近空间链路传送顿顿头中）去定位CRC校验数 据的起始位置； e） 完成接收到的邻近空间链路传送顿的32bitCRC校验功能； 如果检测到CRC错，将该顿标识为无效顿： 1）在接收端，顿的有效性由同步和编码子层传递给使用方； 2）当顿无效时，使用方根据具体的实现方法决定是否丢弃； g） 将接收到的数据顿送给数据顿子层 h 当时间标签采集功能有效，还需要进行以下两种操作： 1）在解码后，同步和编码子层需要存储时间、顿序列号、QoS和每一个接收的邻近空间链路 传送顿的方向； 2 捕获的时间标签应对应接收的PLTU中ASM域最后一位的后跳变沿采样参考点（由实 际系统实现定义）的时刻
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本标准与IS021459：2015相比的结构变化情况
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合出了本标准与ISO21459：2015的技术性差异及
本标准与ISO21459:2015相比的技术性差异及原因
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GB／T 39200-2020 循环经济评价 火电行业.pdfGB/T 393532020
图C.1一种32bitCRC的生成示意图
校验方收到nbit码字，其中包含32bit校验码，根据校验多项式生成32bit余数。余数不为0，即 表示存在CRC校验错误。 接收端接收到的数据表示为C*（X），计算方法见公式（C.4）。 C*(X) =C(X) + E(X) C.4
上海某机电设备安装施工组织设计GB/T393532020
式中： C*(X) 包含差错控制域的接收块，为多项式形式，最先传输的位为C*O（对应X的最高幂 次）； E（X）一错误数据位。 C。，C。*和E。分别为发送端输出数据、接收端输人数据和错误数据的多项式最高次项的系数。根 据C"（X)可以计算得到余数多项式S（X），计算方法见公式（C.5）。 S(X)=C(X) mod G(X) ··(C.5) 式中： S(X) 综合多项式，若没有检测到错误则为0，若检测到错误则为非0，传输的第一位是最高位 S。（对应X最高幂次）。 如果S（X）为O，则校验正确。如果不为O，则校验错误。 图C.2给出了一种可能的CRC校验实现原理图。
中： C*(X) 包含差错控制域的接收块，为多项式形式，最先传输的位为C0（对应X的最高幂 次）； E（X）错误数据位。 C。，C。*和E。分别为发送端输出数据、接收端输人数据和错误数据的多项式最高次项的系数。根 C"（X)可以计算得到余数多项式S（X），计算方法见公式（C.5）。 S(X)=C(X) mod G(X) ···（C.5） 式中： S(X) 综合多项式，若没有检测到错误则为0，若检测到错误则为非0，传输的第一位是最高位 S。（对应X最高幂次）。 如果S（X）为O，则校验正确。如果不为O，则校验错误。 图C.2给出了一种可能的CRC校验实现原理图