本文件描述了空间数据与信息传输领域深空任务背景下空间对地光通信中数据链路层编码与同步子层的功能、下行数据的编码与同步、上行信标和可选伴随数据传送的编码与同步以及管理参数。 本文件适用于深空激光通信领域通过大气信道传输的空对地和地对空场景的高光子效率链路，其他应用参考使用。

ICS49.140
CCSV75
中华人民共和国国家标准
GB/T43423—2023
空间数据与信息传输系统
深空光通信编码与同步
Space data and information transfer systems-Deep space optical communications coding and synchronization2023-11-27发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
体系结构
下行数据编码与同步子层内部组织目
上行信标和可选伴随AOS/USLP传送顿的编码与同步子层内部组织位序号的约定
下行数据的编码与同步
信号说明
传送顿
附加同步标识
分块器
伪随机发生器
添加循环允余校验（CRC)
添加终止二进制位
SCPPM编码器
信道交织器
码同步标识
时隙映射器
插入保护时隙
传送顿有效性确认bzxZ.net
序列指示
上行信标和可选伴随数据传送慎的编码与同步，7.1
信号说明
信标信号
编码与同步子层输入
附加同步标识
分块器
GB/T43423—2023
GB/T43423—2023
LDPC编码器·
伪随机发生器…
信道交织器
码字同步标识…
PN扩频器
2-PPM时隙映射器
插入保护时隙
AOS/USLP传送顿有效性确认和序列指示8管理参数
管理参数说明
下行数据管理参数
上行数据管理参数
附录A（规范性）
服务定义
参考文献
GB/T43423—2023
本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则厂第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425)提出并归口。本文件起草单位：北京空间飞行器总体设计部、北京卫星信息工程研究所、西安空间无线电技术研究所、南京大学、山东瑞鑫地理信息工程有限公司、中国航天标准化研究所、天津航天中为数据系统科技有限公司、杭州润州光电技术有限公司。本文件主要起草人：白帆、袁瑞佳、苏昱玮、董涛、何熊文、金世超、张建华、谢天娇、韩宇、李炯卉、殷杰、刘志慧、邸航、强晖萍、赵康健、周玉霞、李明、邓守峰、刘继光、徐灶良。1范围
空间数据与信息传输系统
深空光通信编码与同步
GB/T43423—2023
本文件描述了空间数据与信息传输领域深空任务背景下空间对地光通信中数据链路层编码与同步子层的功能、下行数据的编码与同步、上行信标和可选伴随数据传送的编码与同步以及管理参数。本文件适用于深空激光通信领域通过大气信道传输的空对地和地对空场景的高光子效率链路，其他应用参考使用。
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T42041一2022航天术语空间数据与信息传输GB/T43372一2023空间数据与信息传输系统深空光通信物理层术语和定义
GB/T42041一2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
编码码率coderate
编码器输人信息符号的平均数与相应输出符号平均数之比。3.2
码字codeword
编码后输出、在译码时作为一个整体处理的数据序列。［来源：GB/T42041-20223.3.13]3.3
卷积码
convolution code
在信息码序列中加入的多余码元（校验元)与当前的若干信息码元以及以前的若干信息码元存在某种函数关系的一种纠错码。
［来源：GB/T42041—2022，3.3.16]3.4
同步标识传送顿synchronization-markedtransferframe;SMTF由附加同步标识（ASM)和传送顿组成的数据单元。缩略语
下列缩略语适用于本文件。
GB/T43423—2023
AOS：高级在轨系统（AdvancedOrbitingSystems）ASM：附加同步标识（AttachedSynchronizationMarker)CRC：循环穴余校验码（CyclicRedundancyCheck）CSM：码同步标识（CodewordSynchronizationMarker）FECF：帧差错控制域（FrameErrorControlField）LDPC：低密度奇偶校验码（Low-DensityParity-Check）MSB：最高有效位（MostSignificantBit）OSI：开放系统互连（OpenSystemInterconnection）OTM：光遥测（OpticalTelemetry）PN：伪随机噪声（Pseudo-randomNoise）PPM：脉冲位置调制（PulsePositionModulation）SCPPM：串行级联卷积码脉冲位置调制（SeriallyconcatenatedConvolutionallycodedPulsePosition Modulation)
SMCW：同步标识码字（Synchronization-MarkedCodeWord）SMTF：同步标识传送（Synchronization-MarkedTransferFrame）TM：遥测(Telemetry）
USLP：统一空间数据链路协议（UnifiedSpacedataLinkProtocol）5总则
体系结构
图1描述了本文件与OSI分层的关系。空间数据链路协议把数据链路层分为同步与信道编码子层和数据链路子层协议，其中，数据链路协议子层提供传送顿的生成功能。OSI分层
网络及以上层
数据链路层
物理层
空间数据与信息传
输系统分层
网络及以上层
数据链路协议子层
同步与信道编码子层
物理层
空间数据链路协议
遥测空间数据链路协议/
高级在轨系统空间数据
链路协议/统一空间数据
链路协议
深空光通信编码与同步
子层协议
深空光通信物理层协议
图1本文件与OSI分层的关系
深空光通信编码与同步子层所支持的空间数据链路协议包括TM空间数据链路协议（见GB/T39351—2020）、AOS空间数据链路协议（见GB/T39345—2020）和USLP（见GB/T420402022）。光通信编码与同步对固定长度的传送帧提供以恒定的帧速率在空间链路的物理信道上的传输服务，服务以原语的形式提供，具体要求按附录A执行。本文件规定的深空光通信编码与同步协议为传送顿在深空链路上的传送提供同步与信道编码功2
能，包括信道编码、同步和传送顿有效性确认。GB/T43423—2023
GB/T43372一2023规定了传送顿（包括下行数据、上行信标与可选伴随数据）的物理特征。在实际应用中，地面站将信标和可选数据发射至航天器，航天器将下行数据信号发射到地面站。5.2功能
深空光通信系统架构如图2所示。在整个通信会话过程中，地面站终端A发送信标以及可选伴随AOS传送或USLP传送顿数据。星上终端B接收机锁定信标，并利用其辅助光通信终端发射机精准瞄准。同时，上行可选伴随AOS传送帧或USLP传送顿被星上终端B在轨译码。星上终端B发射OTM传送顿、AOS传送顿或固定长度USLP传送帧，地面站终端A接收OTM传送、AOS传送顿或固定长度USLP传送顿。
深空光通信编码与同步子层用于传输深空链路上的传送顿，提供以下功能：a
信道编码；
b）同步；
传送顿有效性确认。
星上终端B
发射机
下行光遥测传送
慎、AOS传送顿或
USLP传送顿
接收机
接收机
上行信标和可选伴
随AOS或USLP传送赖
发射机
地面站终端A
图2深空光通信系统架构
星上终端B向地面站终端A发射的下行数据（包括空间对地面的下行链路OTM传送顿、AOS传送顿或固定长度USLP传送顿）的编码与同步特性见第6章，地面站终端A向星上终端B发送上行信标和可选伴随AOS传送顿或USLP传送顿的编码与同步特性见第7章。注：本文件未规定链路的方向或几何形状。在每次通信会话期间，上述信号传送可同时在链路的两端持续发生。5.3下行数据编码与同步子层内部组织5.3.1发送端传送顿内部组织
图3为下行发送端编码与同步子层内部组织流程图，主要描述了各功能之间的逻辑关系。在发送端，编码与同步子层接收来自数据链路协议子层长度固定且速率恒定的传送顿，根据任务选择执行功能，向物理层提供二进制向量，以指定包含光脉冲的时隙，注：图3所示内容并不表示实际系统中硬件和软件的配置。3
GB/T43423—2023
从数据链路
协议子层
下行光遥测传送顿、
AOS传送顿或USLP传
编码与同步
到物理层的
二进制向量
下行发送端编码与同步子层内部组织流程图5.3.2接收端传送顿内部组织
5.3.2.1下行接收端流程说明
图4为下行接收端编码与同步子层内部组织流程图，主要描述了子层所执行的功能以及功能之间的逻辑关系。在接收端，编码与同步子层接收物理层输出，运行任务所选功能。终端接收机输出是指已接收传输每个时隙的时隙测量结果，包括终端接收机对光信号强度、观测到的光子数量或相关统计的评估。码字同步与SCPPM解码是其中的一项功能，此功能可恢复SMTF。SMTF中所出现的同步标识可以同步、恢复每个传送顿，传送顿与质量指示和序列指示一起发送至数据链路协议子层注：图4所示内容并不表示实际系统中硬件和软件的配置。深空光通信与射频通信的协议标准的分层有所不同，深空光通信将信号的解调制功能定义在编码与同步子层之中，而非在物理层。到数据链路层
传送赖
质量指示
序列指示
解调、同步、译码
和有效性确认功能
时隙测量
从接收机输出
图4下行接收端编码与同步子层内部组织流程图2传送顿有效性确认
SCPPM解码、传送顿恢复后，接收端的协议上层需确认恢复后的每个传送顿是否可作为有效的数据单元。进行传送顿有效性确认，同时生成质量指示。SCPPM解码器决定SCPPM每个码字是否解码正确。从正确解码的SCPPM码字中恢复的传送4
顿标记为合格顿，从一个或多个解码不正确码字中恢复的传送顿标记为无效顿。5.3.2.3同步
使用ASM同步传送顿的方法，见6.3。5.4上行信标和可选伴随AOS/USLP传送顿的编码与同步子层内部组织5.4.1发送端传送顿内部组织
GB/T43423—2023
图5为上行发送端的内部组织图，主要描述了编码与同步子层所进行的功能以及功能之间的逻辑关系，在发送端，编码与同步子层接收来自数据链路协议子层的固定长度AOS/USLP传送顿。然后，编码与同步子层执行任务所选功能，生成LDPC编码的SMCW。SMCW是PN扩频映射到二进制脉冲位置调制（2-PPM)的符号。随后将两个保护时隙插人2-PPM符号流，发送到物理层。注：图5所示内容不具体指向真实系统中的任何硬件或软件配置。从数据链路协议
AOS/USLP传
编码和同步功能
到物理层的二进
制向量
图5上行发送端内部组织图
5.4.2接收端传送顿内部组织
5.4.2.1上行接收端流程说明
图6为上行接收端内部组织图，该图展示了子层所进行的功能以及功能之间的逻辑关系，接收端编码与同步子层接收来自物理层接收器的输出，执行任务所选功能。这些功能包括2-PPM、码字同步、LDPC解码和AOS传送顿同步。AOS/USLP传送顿恢复后，与质量指示和序列指示一起发送至数据链路协议子层。
注：图6所示内容不具体指向真实系统中的任何硬件或软件配置。5
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