劉佳玲

摘要：同步與信道編碼子層是AOS (高級在軌系統(tǒng))的關鍵部分，用以保證數(shù)據(jù)在空間通信鏈路傳輸過程中的可靠性。同步與信道編碼子層采用RS(255,223)碼作為糾錯編碼，為了提高糾錯能力，CCSDS（空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會）建議RS（255,223）碼使用深度1~5級的矩陣交織技術。交織采用5個編碼器和單個交織矩陣完成發(fā)送端的交織功能。解交織采用兩個解交織矩陣輪替緩存數(shù)據(jù)，輪替輸出數(shù)據(jù)到譯碼器，實現(xiàn)接收端數(shù)據(jù)的解交織功能。

關鍵詞：AOS；同步與信道編碼子層；交織；解交織

中圖分類號：TP399文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)24-5774-03

Application of Interleaving in the AOS Synchronization and Channel Coding Sub Layer

LIU Jia-ling

(Inner Mongolia Electronic Information Vocational Technical College, Huhhot 010070, China)

Abstract：Synchronization and channel coding sub layer is the key part of Advanced Orbiting Systems, is used to ensure data reliability in space communications link transmission. In order to improve code performance, synchronization and channel coding sub layer use RS (255, 233) codes, and CCSDS recommended RS (255,223) code using the depth of 1 to 5 matrix interleaving technology. Interleaving use 5 en coder and a single interleaving matrix complete the interleaving function of sender. De-interleaving use two de-interleaving matrix rota tion to cache data and output data to the decoder complete the de-interleaving function of receiving end.

Key words: AOS; synchronization and channel coding sub layer; interleaving; de-interleaving

AOS（Advanced Orbiting Systems高級在軌系統(tǒng)）是一個對空-地和空-空的測控與通信數(shù)據(jù)以及其它有效載荷數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)，是為了滿足復雜的高級航天器系統(tǒng)以及空間任務和空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)得更高要求，由CCSDS（Consultative Com? mittee for Space Data System空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會）提出的AOS標準化通信系統(tǒng)結構。高級在軌系統(tǒng)體現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展方向。在空間站及其他載人航天任務中，要求測控覆蓋率高、傳輸信息種類多、實驗項目和任務多。在這種情況下，采用CCSDS制定的高級在軌系統(tǒng)會更加方便合理。目前各航天大國都在逐步采用高級在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標準，國際空間站在數(shù)據(jù)體制上也采用了高級在軌系統(tǒng)標準。

衛(wèi)星通信信道中除了隨機干擾，外來脈沖的干擾常常會引起突發(fā)錯誤，這些錯誤有很強的相關性，當發(fā)生一個嚴重的錯誤時，會波及到后面很多數(shù)據(jù)，導致一系列數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，使突發(fā)錯誤的數(shù)目超過糾錯碼的糾錯能力。為了使糾錯碼能應對這些大面積突發(fā)錯誤，糾錯碼在實際應用中經(jīng)常要結合數(shù)據(jù)交織(Interleaving)與解交織(De-interleaving)技術來充分發(fā)揮糾錯能力，從而大大提高系統(tǒng)整體的糾錯能力。

1交織和解交織在AOS同步與信道編碼子層中的應用

AOS采用分層次的體系結構。CCSDS建議書參考OSI（Open Systems Interconnection）網(wǎng)絡分層參考模型，將其劃分為5層，分別是應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層與物理層。圖1所示。不同層具有不同的功能、采用不同的數(shù)據(jù)結構，各層的數(shù)據(jù)單元中都設置有導頭域，用于記錄相關信息，以便接收端能夠正確方便地提取數(shù)據(jù)。AOS以其合理的復用機制、有效的檢錯、糾錯措施，保證了信道的高速率、高質量以及系統(tǒng)的高可靠性，從而可滿足高速率、大容量、多用戶的復雜航天器的數(shù)據(jù)處理、傳輸要求。

在接收端，由于單個譯碼器占用資源較多，若使用5個譯碼器實現(xiàn)解交織功能會占用大量的開發(fā)板芯片資源，為了后續(xù)設計有足夠的芯片邏輯資源，所以考慮采用一個譯碼器來完成解交織。為了減少數(shù)據(jù)延時，采用數(shù)據(jù)調度方法即用兩個緩存矩陣完成交織。解交織過程如圖4所示。這樣可以為項目的后續(xù)設計提供足夠的芯片邏輯資源，但是這種實現(xiàn)方法要額外的消耗存儲資源。

圖4解交織過程

當接收端收到一個AOS傳輸幀，在切換開關S1作用下，先將第一幀送入第一個解交織矩陣（RAM1），將碼字按列送入RAM1。第一幀解交織結束后，開關S1切換到第二個解交織矩陣（RAM2）上，第二幀開始逐個碼字的存入RAM2，同時將RAM1中存儲的數(shù)據(jù)按行讀出每個255碼字長度的碼組，逐個碼組送入RS譯碼器進行譯碼運算。當?shù)诙a字接收完后，RAM1所存的5個碼組也都譯碼結束。緊接著第三幀數(shù)據(jù)到來時，開關S1再切換到解交織矩陣1，第三幀開始逐個碼字存入RAM1，RS譯碼器同時對RAM2中的5個碼組進行譯碼運算。就這樣兩個解交織矩陣輪替緩存數(shù)據(jù)，輪替輸出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)接收端數(shù)據(jù)的解交織功能。

該文提出了在AOS同步與信道編碼子層接收端和發(fā)送端添加交織與解交織技術，來提高系統(tǒng)的整體糾錯能力。著重介紹了RS碼交織深度為5的交織和解交織的方案設計。