GB T 11443.5-1994 国内卫星通信地球站总技术要求 第五部分 中速数据数字载波通道.pdf

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1、中华人民共和国国家标准国内卫星通信地球站总技术要求第五部分中速数据数字载波通道发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准国内卫星通信地球站总技术要求第五部分中速数据数字载波通道国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准规定了工作在一类二类和三类标准地球站的中速数据数字载波通道的性能要求本标准规定中速数据数字载波通道工作的信息速率报头速率传输速率编码方式调制方式工程勤务电路和维护告警格式等本标准适用于固定业务频段的国内卫星通信地球站不仅适用于国内通信卫星组成的国内卫星通信系统也适用于租用国际通信卫星转发器组成的国内卫星通信系统前者简称为国内卫星系统后者简称为租星系统本标准适用于公用通信

2、网也可用于专用通信网本标准适用于卫星通信地球站的建立和技术改造本标准适用于电话业务和非电话业务引用标准国内卫星通信地球站总技术要求第一部分通用要求脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数术语代号术语传输速率信息附加报头比特经编码以后的比特速率维特比解码软判决最大似然率解码代号中速数据自适应差分脉冲编码调制工程勤务电路压扩频分多路复用调频数字电路倍增设备低比特率编码和数字话音插空调制方式中速数据数字载波工作的信息速率从采用相干四相移相键控调制所有中速数据载波必须采用码率编码和解码码率卷积编码维特比解码误比特率性能在晴空条件下对全年大于或等于时间误比特率应小于或等于在恶劣气候条件下对全年大于或等于时间

3、误比特率应小于或等于在恶劣气候条件下对全年大于或等于时间误比特率应小于或等于载波信道频率配置地球站中频设备必须配备频率合成器以适应业务矩阵的变化发射和接收载波频率应按频率间隔配置信息速率分级信息速率分为以下五种等效全向辐射功率为获得尽可能低的发射租星系统中租用转发器为高增益档表规定了载波所需要的最大实际工作的将等于或者小于表所列的最大值校正因子表所列最大值是在仰角为和处于波束边缘地球站所应用的值对于仰角不在地球站位于非卫星天线波束边缘的情况下应减去校正因子式中发射地球站仰角单位为度最不利接收地球站仰角单位为度卫星接收天线波束边缘的增益与发射地球站方向的增益之差单位为分贝卫星发射天线波束边缘的增

4、益与最不利接收地球站方向的增益之差单位为分贝部分接收因子对以下速率载波表对国际号卫星半球波束高增益档要求的最大信息速率接收地球站一类站二类站三类站注为国际卫星为国际卫星所有信道第信道第信道为国际卫星除第信道外除第信道外和第信道为国际除第信道外调整在晴空条件下每个载波必须的是卫星灵敏度和传输路由中相应卫星到地球站区域所需卫星功率的函数地球站发射的应能适应电平变化的要求因此地球站发射的应有从规定的最大值向下调节的能力稳定度地球站发射的任何一个载波的除恶劣气候条件外稳定度应保持在范围内该指标包括高功放输出功率不稳定度包括前置激励电路的影响天线发射增益不稳定度天线指向误差和跟踪误差等不稳定因素在恶劣气

5、候条件下卫星上的功率通量密度可以允许比正常值低这将允许相应的接收地球站信道性能有所下降辐射限制杂散辐射分量经地球站发射的杂散辐射其中包括寄生的单频信号但不包括互调信号在分配频带以外的和的频带中在任何带宽内不得超过落在分配给各载波带宽之内的任何带宽内的杂散产物对于速率以下包括本身速率应小于未调制载波对于速率以上应小于未调制载波发射多载波互调产物租星系统中在频率范围内天线仰角为时地球站发射多载波所产生的互调分量在任何带宽内不应超过仰角为其他值时应减去校正因子其中是地球站天线仰角单位为度射频带外辐射载波频谱旁瓣在使用频带外每个发射数字载波旁瓣在任何带宽内应比频谱主瓣峰值低以上以上限制仅适用于由于地球

6、站的非线性谱扩散而产生的谱旁瓣偏离标称的中心频率到频率范围内的密度在任何带宽内至少比峰值密度小调制转换有载波载波载波多载波工作的高功放由于幅相变换特性引起调制转换在或载波的基带的任意通道中单音调制转换干扰应不大于频率容差和频谱倒置射频载波容差所有地球站发射的射频载波容差初始频率调节的最大误差加长期漂移应为最大为长期是指最少为一个月地球站接收链路的频率稳定度应该与解调器的频率捕捉和跟踪范围相适应但建议其值不劣于频谱倒置发射载波频谱相对于调制器输出频谱不应倒置幅度和群时延均衡地球站地球站幅度和群时延响应是指发射链路和接收链路的响应发射链路是从调制器的输出到发射天线馈源口接收链路是从接收天线馈源口到

7、解调器输入幅度和群时延响应应分别均衡发射链路应保持在图和图所示的容限之内建议接收链路均衡也应保持在图和图所示的容限之内卫星信道卫星输入和输出复用器的群时延响应取决于载波在转发器内的位置它由地球站发射链路的均衡来补偿国际号卫星群时延均衡的要求见表表均衡带宽线性均衡抛物线均衡注如果卫星群时延抛物线分量是正值那么为获得均衡地球站应插入一个负值抛物线分量相位噪声地球站发射单边带相位噪声包括连续分量和杂散分量在发射载波上的单边带相位噪声应满足下列限制之一连续分量的单边带功率谱密度不应该超过图所示在电源基波频率上杂散分量相对于发射载波不应该超过所有其他各个杂散分量单边带的和功率相加相对于发射载波不应该超过

8、两个边带的总相位噪声可以高在偏离中心频率的带宽范围内连续和杂散叠加在一起的单边带相位噪声应该不超过两个边带总的相位噪声应该不超过信息速率高于时对相位噪声的要求不是强制的地球站接收建议同传输性能载波的传输参数如表所示表信息速率报头速率复合数据速率信息速率报头速率传输速率占用带宽分配带宽载波工作的传输特性如表所示表参数要求信息速率信息速率大于载波的报头数据速率前向纠错编码卷积编码维特比解码按图能量扩散扰码按图和图调制四相相干相移键控模糊度分辨率差分编码和前向纠错相结合时钟恢复定时时钟必须从数据流中恢复最小载波带宽分配或信息报头速率噪声带宽或占有带宽或信息报头速率对应误比特率前向纠错码率时调制解调自

9、环通过卫星信道工作点信息报头速率噪声带宽内工作点的工作点误比特率门限信息报头速率噪声带宽内门限门限误比特率信道单元特性信道单元包括调制解调器前向纠错编码解码器扰码解扰器和报头帧发生单元信息速率大于时插入速率为的报头用于工程勤务电路和维护告警调制器调制器接收从编码器来的两个并联数据流定义为信道和信道输出特性所传输的比特码与调制器输出载波相位之间的关系如表表被传输的比特码信道信道合成的相位调制器的输出相位精度优于幅度精度优于调制器为绝对调相由编码器中的差分编码来消除的载波相位模糊度输出频谱在偏离标称中心频率频率范围内与满足下述条件时的一个接在理想调制器后的滤波器的输出频谱相同输入到调制器为的非归零

10、随机序列码滤波器有如图所给定的幅度特性滤波器有如图所给定的群时延特性或者在偏离标称中心频率范围内相位响应偏离线性相位移不超过调制器输出的功率谱密度的容限表示在图上对于偏离标称中心频率的频带之外在任何带宽内输出的中频频谱密度应小于峰值频谱密度解调器采用相干解调器经恢复后的时钟和信号馈送给解码器解调器的输出与软判决解码器相兼容工作特性有邻近信道干扰情况下且允许需要的载波和干扰的载波都偏离标称载波频率时信道单元应能满足误比特率性能要求引起频率偏离的因素包括地球站的发射链路卫星本振多普勒频移和地球站的接收链路允许的邻近信道干扰与所需载波有相同的传输速率时在所需载波标称中心频率的频率处干扰电平可以高于所

11、需载波解调器的滤波器特性为获得误比特率性能解调器滤波器应该设计成图给出的幅度特性和图给出的群时延特性前向纠错所有速率的载波都采用具有维特比解码的码率卷积编码编码器采用图原理图所示的码率的卷积编码器这是一种收缩型卷积编码用从码率编码器输出比特流中周期性删除码流中特定比特的方法形成码率生成多项式是八进制和故在编码以前进入码率卷积编码器的数据流已完成差分编码解码器用在恰当的位置补入被删除的比特码到被接收的数据流中去的方法先恢复码率补入位置为原在发射端码率为编码后被删除的比特码处进而完成解码恢复出的码率编码数据由维特比解码器解码解码器的特性如下编码增益应与所需的相适应对于比特电平量化形式解码器的输入需

12、要解调器具有相应的接口具有内部载波相位模糊度分辨和位同步具有串行输出数据流的二进制差分解码建议具备误比特率指示用于监测载波性能能量扩散扰码在发射地球站采用一种数字扰码器图表示了扰码器的等效逻辑图而图表示了解扰器的脉冲响应图编码器应该位于扰码器之后在接收地球站解码器应该位于解扰器之前误比特率性能特性在使用扰码器和前向纠错编码的信道中中频自环信道应该达到下列误比特率性能特性优于与已调载波功率和进入编码器的复合数据速率有关和告警报头帧报头帧格式应用于信息速率为和的载波信息数据流透明地通过报头单元无需将帧内的信息内容嵌入到信息数据流之中报头帧结构发送的数据流组成的帧结构同步地加入的报头所传输的复合数据

13、流从输入的信息数据流中导出时钟当输入的信息数据流中时钟发生故障时由长期稳定度至少为月的备用时钟源产生所需定时若输入的传输数据脉冲中断或时钟源中断或二者都中断时报头单元应设计成能连续工作接收端报头单元从接收到的数据流中恢复时钟帧结构是在每信息中加入比特而导出报头比特分配如下比特用于帧和复帧的定位后向告警和数据总共这个速率的数据各自的作用是用于帧和复帧定位可用于个地址的后向告警每个地址用用于数据比特用于两路话音信道共报头结构示于图信息速率为图信息速率为发射端报头单元使传输的信息流加上和告警信息而构成复合数据流并馈送给扰码器报头信息不嵌入到传输的信息流之中在接收端完成相反的处理报头单元的容量为用于的

14、两个数字化的话音通道或话音带内数据以及一个的数据信号如果不用时则置设备可在频率上分离出接收和发送时钟的时钟同步于复帧速率其他输出同步于此时钟报头单元有检测告警状态和用于维护而产生时序的功能也能够产生四个单独的后向告警信号帧和复帧定位由阵列信号实现用八个比特的码插入每帧第一比特用十二个比特码插入奇数帧的第二第三和第四比特如图所示的情况当接收到四个连续定位信号中有一个或更多的差错时帧和复帧定位被认为丢失当第一次检测到正确的定位信号时认为帧和复帧定位恢复在定位丢失时报头检测电路将置于连续的定位信号搜索状态正确接收到定位信号时报头检测电路时序恢复缓冲定时和滑周控制为了补偿卫星漂移和由于始发端和接收端未

15、使用同一时钟源的影响在接收端需加缓冲缓冲的位置根据各信道或电路的配置以及从一个时钟到另一个时钟过渡的位置来决定所需的缓冲量取决于时钟源卫星时延变化允许滑周间隔和各特定信道或电路的配置通常话音电路与模拟地面网络相连时卫星传输时延变化不需要缓冲补偿但话音或数据与同步数字地面网络相连时则需加缓冲传输时延变化缓冲量与传输时延有关当使用卫星时其标称的时延容限见表它对应于标称的卫星位置保持的容限当选用的卫星除卫星外允许有倾斜时对应倾斜超过标称范围和最大值的时延参数见表这些资料还能与表联用用来确定特定链路的缓冲量表卫星保持标称位置时的时延容限卫星最大变化最大变化率注最大变化发射加接收的峰峰值最大变化率发射加

16、接收时延容限取决于表所列的轨道偏差表当和卫星倾斜更大时的卫星时延参数倾斜最大变化最大变化率注最大变化发射加接收的峰峰值最大变化率发射加接收东西漂移将保持在之内表卫星东西漂移度南北漂移度定时精度双向传输一次群数字信号定时时钟从下述三种方法之一恢复数字网中精度为的铯钟源或达到所需精度的参考源如远程导航通过卫星接收远地地球站时钟但远地地球站时钟必须以方式恢复定时在两端均无同步数字网且信道将转换为模拟话音电路时多路复用设备的内部时钟须有足够的精度约另外作为紧急备用需要使用一个本地时钟在和两种情况时其长期稳定度至少为月以保持在主时钟源失效时电路能够工作缓冲容量为获得合适的缓冲量作为电路安排的三个例子示于

17、图图图表用来确定每种情况近似的缓冲器容量图为不需要缓冲的一个例子表多普勒准同步缓冲需要的最小容量卫星轨道倾斜对于各种电路结构缓冲容量情况一图情况二图情况三图情况四图标称不需缓冲续表卫星轨道倾斜对于各种电路结构缓冲容量情况一图情况二图情况三图情况四图注表中最小的缓冲容量包含允许缓冲器从中心开始然后向两旁任何一个方向漂移的两种因素表中缓冲容量是把由于卫星延迟变化多普勒缓冲器和由于不同的国家时钟接口准同步缓冲器的需要之和由于在多帧基础上的初始的比特流需要滑动实际的缓冲器容量可能更大第一种情况用于发射端和接收端有独立的数字网络的任何信道定时信号取自条的精度为时钟图解见图滑周间隔至少为天第二种情况应用于

18、卫星链路一端的定时是从解调器恢复时钟同时此恢复时钟发回到最初的定时信号端如图所示第三种情况用于卫星链路的一端定时由解调器恢复时钟引出但是此恢复的时钟返回到与初始时钟不同的另一个地球站如图所示在时钟精度为和由表给出的缓冲器容量的情况下滑周间隔至少为天第四种情况应用于链路两端都没有同步数字网同时接收信道变换到模拟话音信道或者传输的每个方向局限于单独的点对点此时不需要缓冲并且传输定时从信道母线传输复用设备数字终端内部引出或者从类似的模拟与数字模式之间变换的设备中引出接收定时取自解调器的恢复时钟如图所示缓冲器位置大多数情况下接收端在一次群比特速率上完成缓冲对高次群载波在多路复用分接设备后缓冲原因在于现

19、有的高次群复用设备不允许使用外部时钟源定时然而上述方法能使用精度的时钟源对双向传输的高次群或一次群速率数据完成缓冲滑周控制当信道缓冲器控制失效或达到饱和或空载时应重置缓冲器对于组成的准同步数字网滑周是复帧长的整数倍基带特性载波的性能特性能提供传输任何制式的数字形式信息具有或不具有采用的编码电话数字数据数字图像或这些业务的多路复用载波可设计为单址或多址工作本标准仅考虑单址工作方式单址工作单址工作的基带特性对今后发展到多址工作应能同样适用信令信令的安排包含传输通路的配置和信令系统的选择由各参与机构确定话音信道接口编码在信道模拟话音信道的使用律编码复用设备符合规定回音控制话音电路要求设置回音抵消器回

20、音抵消器应符合接口设备与信道单元在一次群速率上完成接口数据流透明地通过设备载波开通和在线监测在载波开通期间应该提供链路参数测量的设备这种设备初开通时要能满足发射载波的接收载波的和使用伪随机测试码对误比特率的测量建议设备至少具有在线通信时和的性能监测图地球站中频和射频幅度响应图地球站中频和射频群时延响应图连续单边带相位噪声的要求图用于维特比解码的卷积编码过程的方框图码率的注符号表示一个模加法器在删除比特的程式中表示传送而表示删除移位寄存器最右边的级相当于多项式中最小的有效比特图扰码解扰码逻辑图时钟周期被扰码的数据输入数据输出时钟周期被扰码的数据输入数据输出时钟周期被扰码的数据输入数据输出此后每比

21、特重复注或在时钟时间开始数字后跟随位的目的是复位比特计数器和清洗级移位寄存器输出图解扰器的数字脉冲响应点的坐标点幅度归一化频率图调制器和滤波器幅度响应特性注滤波器的响应特性并非必须的要求但它是用来规定必须要求的发射频谱图调制器和解调器滤波器群时延响应特性注图中的群时延响应特性或小于偏移线性相移的相位响应特性在中心频率的频率范围内都可使用点的坐标点幅度归一化频率传输速率图调制器输出功率谱密度的掩膜注至点对应于图调制器滤波器幅度响应特性的至点相对功率是未调制载波功率对带宽比的对数值点的坐标点幅度归一化频率传输速率图解调器滤波器幅度响应特性第个话音信道比特如果不用置对端的反向告警未告警告警数据如果不

22、用置复帧帧周期报头速率图载波的报头结构注在报头帧中第和第比特相应于话音信道传送的第一比特相应于数据信道被传送的第一比特子帧周期报头比特信息数据报头比特信息数据报头比特信息数据子帧子帧子帧图载波报头结构用于帧和复帧定位用于个区的反向告警用于数据用于话音信道另一话音信道注子帧帧周期报头比特配置与的情况相同个复帧帧周期报头速率所需缓冲器的容量多普勒效应准同步图第一种情况定时和缓冲安排的例子两端都是数字网所需缓冲器的容量倍多普勒效应图第二种情况定时和缓冲安排的例子一端是从链路另一端遥控定时注两种情况缓冲器位于或不位于地球站均可所需缓冲器容量倍多普勒效应准同步所需缓冲器容量倍多普勒效应图第三种情况定时和缓冲安排的例子从一个地球站恢复的定时用来传送给另一个地球站注缓冲器位于或不位于地球站均可图第四种情况定时和缓冲安排的例子两端都无同步数字网且不需要缓冲附加说明本标准由中华人民共和国邮电部提出本标准由邮电部电信传输研究所归口本标准由邮电部第一研究所负责起草本标准主要起草人吴寿康徐诗禹诸应琪潘新康