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

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竣工资料，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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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

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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房地产项目，则校验错误。 图C.2给出了一种可能的CRC校验实现原理图