CDAS站DCPR通信协议及接收方法技术

ＣＤＡＳ站ＤＣＰＲ通信协议及接收方法，通信协议为第一，将ＤＣＰ数据收集平台地址进行ＢＣＨ编码，并将编码后的地址与传感器数据组合成用户信息帧；第二，将所述的用户信息帧分成多个２２２字节长度的信息子帧，最后一个信息子帧不够２２２个符号就填０凑足一个信息子帧，并将分成的信息子帧前增加同步字节，形成２２３字节长度的子帧；第三，将所述的子帧进行ＲＳ编码，交织后进行卷积编码；第四，将卷积编码后的数据信息与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾组成一个完整的调制数据帧，进行ＱＰＳＫ调制；第五，将调制后的信号根据频率、时间分配地址并发送，本发明专利技术解决了ＤＣＰＲ收集系统用户容量小，同时传输数据速率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通信协议，以及针对该通信协议提出的接收方案。
技术介绍
国内气象卫星的DCPR收集系统的应用早在九十年代末期已近逐步开始。但通信体制落后，一般采用模拟体制，系统用户容量小，同时传输数据速率低，无法满足目前全国过气象信息收集系统的应用要求。国外早期的气象卫星DCPR收集系统也是用模拟的通信体制，虽然目前国外的DCPR也在进行数字化改造，但通信协议都是针对本国的气象卫星转发器特定，未见详细的关于通信协议及相应的接收方法的报道，并且由于国内外气象卫星转发器参数不同，无法直接使用国外DCPR的通信协议和接收方法。国内其他民用通信协议，如无线通信网所采用GSM或CDMA通信协议主要针对个人语音和短信业务制定，且该通信网需要大量基站中转，主要覆盖城市乡镇等有人区域，对于我国大量的森林、高原、沙漠地区通信无法覆盖，无法满足DCPR主要使用在野外的业务特点。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种CDAS(指令数据收集)站DCPR(数据收集平台报告)通信协议及接收方法，解决了DCPR收集系统用户容量小，同时传输数据速率低的问题。本专利技术的技术解决方案是：CDAS站DCPR通信协议。第一步，将DCP数据收集平台地址进行BCH编码，并将编码后的地址与DCP数据收集平台中的传感器数据组合成用户信息帧；第二步，将所述的用户信息帧分成多个222字节长度的信息子帧，最后一个信息子帧不够222个符号就填0凑足一个信息子帧，并将分成的信息子帧前增加同步字节，形成223字节长度的子帧；第三-->步，将所述的子帧进行RS编码，交织后进行卷积编码，形成一帧信号；第四步，将卷积编码后的帧信号与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾组成一个完整的调制数据帧，进行QPSK调制；第五步，将调制后的信号根据频率、时间分配地址并发送。所述的独特码为00001100，00000000，00111111，00110011，11001100，11110011，11000011，11110011。所述的帧尾为00110000，00001100，11110011，11001100，11111111，00001111，00110000，11001111。所述的载波同步为1111...11共320bit。所述的引导序列为11001100...共160bit。所述的BCH编码采用BCH(31，21)编码；所述的RS编码采用RS(255，???223)编码。本专利技术接收方法的技术方案是：CDAS站DCPR接收方法，步骤如下：(1)利用DSP和FPGA在数字域对接收到的信号进行I/Q下变频处理，并对I路和Q路分别进行A/D采样后进行数字分路；(2)根据采样得到的载波同步序列捕获接收到的数字分路后每路信号的能量，估计捕获信号的频偏；(3)根据捕获到的频偏进行频率补偿，并进行信号解调，通过引导序列估计信号相位，作为位同步调整的判据；同时对解调结果进行搜索，判断是否搜索到独特码，若搜索到独特码，利用该独特码进行帧定位，并转步骤(4)；否则继续搜索；(4)根据估计的信号相位调整位同步窗口，并根据CDAS站DCPR通信协议中的编码方式进行群译码，同时捕获帧尾，若未捕获到帧尾，从步骤(4)开始执行，直至捕获到帧尾，结束本帧信号的接收。所述步骤(3)中搜索独特码采用容错相关法进行，即将解调结果与独特码进行相似度比较，相似度超过预先设定的门限，则认为搜索到该独特码，否则-->认为未搜索到该独特码。所述的门限根据星地试验确定，权衡考虑漏帧率和误帧率，一般取小于6。所述步骤(4)中调整位同步窗口的方法为扣除或增加采样点，保证在一帧的时间内，信号的最佳采样点不会出现从一个符号时间周期内滑动到相邻符号里。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术通信协议采用FDMA/TDM通信体制，在不增加转发器带宽的情况下，增加了DCPR收集系统的用户容量，可以达到72000个/专用转发器，提高了数据传输的速率，并且与现有的民用通信协议相比，本专利技术协议简单，不需要基站和交换机等设备支持，投入成本低。(2)本专利技术接收方法对处理平台的要求不高，通用的嵌入式平台就可以实现本接收方法，并且本专利技术对信号采用的是实时处理的方式，不需要存储处理，处理速度快。(3)本专利技术通信协议设计系统余量大，可以满足全天候系统的稳定性。(4)本专利技术接收方法采用全数字处理的方式，设备的体积功耗，重量都得到很大的降低，便于运输和维护。(5)本专利技术编码通过采用RS(255，223)编码、BCH(31，21)编码等编码方式降低了接收机的误码率，提高了接收机的可靠性。(6)本专利技术调整位同步窗口的方法，保证在一帧的时间内，信号的最佳采样点不会出现从一个符号时间周期内滑动到相邻符号周期里，降低了误帧率，同时满足群译码同步的要求。(7)本专利技术采用容错相关法进行独特码的搜索，并且独特码的设计I路和Q路码字相同，本质上属于BPSK调制，信噪比提高了3dB，有效的降低了漏帧率。(8)本专利技术的引导序列设计具有较高的码速率频率分量，加快了位同步算法的收敛。-->(9)本专利技术载波同步序列设计结合FFT能量捕获，相对提高了被捕获信号的能量，加大了捕获概率。附图说明图1为本专利技术通信协议信息处理流程；图2为本专利技术接收硬件实现图；图3为本专利技术方法流程图；图4为模拟带通信号的频谱示意图；图5为希尔伯特变换器的相移特性示意图；图6为F(ω)，FA(ω)，的幅度示意图；图7为信号正交解析和综合图；图8为本专利技术位同步最佳采样点。具体实施方式下面以国内某卫星为例，详细介绍本专利技术。DCP数据收集平台是DCPR系统的发射端，对DCP通信体制、协议的设计决定了整个系统的通信体制、协议。DCP通过传感器收集当地的水文气象等信息，以约401MHz频率向某批次卫星定时或随机报警发送数据，每个DCP的发射频点和发射时间由系统唯一确定。某批次卫星气象卫星将数据信息在1.7GHz频段向地面转发。信息处理流程如图1，主要分为几步：第一步，将DCP数据收集平台地址进行BCH(31，21)编码，并将编码后的地址与DCP数据收集平台中的传感器数据组合成用户信息帧；其中，BCH编码：(31，21)生成多项式：g(x)＝x10+x9+x8+x6+x5+x3+1，距离d＝5，根为：α1＝00010，α2＝00100，α3＝01000，α4＝10000。本原多项式：f(x)＝x5+x2+1第二步，将所述的用户信息帧分成多个222字节长度的信息子帧，最后一-->个信息子帧不够222个符号就填0凑足一个信息子帧，并将分成的信息子帧前增加同步字节，形成223字节长度的子帧；同步字节0×47；第三步，将所述的子帧进行RS(255，223)编码，交织后进行卷积编码，形成一帧信号；其中：(a)RS(255，223)编码：GF(28)域上的生成多项式为：f(x)＝x8+x4+x3+x2+1码生成多项式：G(x)=Πj=132(x-αj)]]>F(α)＝0，其中α1为GF(28)本原元素，级为255。(b)交织：按照255＊8＊2比特进行255字节块交织，按照顺序行读入，列读出，矩阵为10×51矩阵。(c)卷积编码：3/4卷积码；采用(2，1，7)卷积编本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＣＤＡＳ站ＤＣＰＲ通信协议，其特征在于：　第一步，将ＤＣＰ数据收集平台地址进行ＢＣＨ编码，并将编码后的地址与ＤＣＰ数据收集平台中的传感器数据组合成用户信息帧；　第二步，将所述的用户信息帧分成多个２２２字节长度的信息子帧，最后一个 信息子帧不够２２２个符号就填０凑足一个信息子帧，并将分成的信息子帧前增加同步字节，形成２２３字节长度的子帧；　第三步，将所述的子帧按时间先后分别进行ＲＳ编码，交织后进行卷积编码，形成一帧信号；　第四步，将卷积编码后的帧信号与载波 同步比特、引导序列、独特码、帧尾组成一个完整的调制数据帧，进行ＱＰＳＫ调制；　第五步，将调制后的信号根据频率、时间分配地址并发送。

【技术特征摘要】
1、CDAS站DCPR通信协议，其特征在于：第一步，将DCP数据收集平台地址进行BCH编码，并将编码后的地址与DCP数据收集平台中的传感器数据组合成用户信息帧；第二步，将所述的用户信息帧分成多个222字节长度的信息子帧，最后一个信息子帧不够222个符号就填0凑足一个信息子帧，并将分成的信息子帧前增加同步字节，形成223字节长度的子帧；第三步，将所述的子帧按时间先后分别进行RS编码，交织后进行卷积编码，形成一帧信号；第四步，将卷积编码后的帧信号与载波同步比特、引导序列、独特码、帧尾组成一个完整的调制数据帧，进行QPSK调制；第五步，将调制后的信号根据频率、时间分配地址并发送。2、根据权利要求1所述的CDAS站DCPR通信协议，其特征在于：所述的独特码为00001100，00000000，00111111，00110011，11001100，11110011，11000011，11110011。3、根据权利要求1所述的CDAS站DCPR通信协议，其特征在于：所述的帧尾为00110000，00001100，11110011，11001100，11111111，00001111，00110000，11001111。4、根据权利要求1所述的CDAS站DCPR通信协议，其特征在于：所述的载波同步为1111...11共320bit。5、根据权利要求1所述的CDAS站DCPR通信协议，其特征在于：所述的引导序列为11001100...1100共160bit。6、根据权利要求1所述的CDAS站DCPR通信协议，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶孝锋，刘晓旭，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第五研究院第五〇四研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]