CCSDS 鏈路幀識(shí)別技術(shù)

李相迎， 胡小春， 甄小龍， 陳 平

(1中國人民解放軍63610部隊(duì) 庫爾勒 841001 2總裝備部再入動(dòng)力學(xué)與目標(biāo)特性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 庫爾勒 841001)

CCSDS 鏈路幀識(shí)別技術(shù)

李相迎1，2， 胡小春1， 甄小龍1， 陳 平1

(1中國人民解放軍63610部隊(duì) 庫爾勒 841001 2總裝備部再入動(dòng)力學(xué)與目標(biāo)特性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 庫爾勒 841001)

提出并研究CCSDS鏈路幀識(shí)別技術(shù)。分析CCSDS鏈路層協(xié)議特征，提出一種識(shí)別流程。對(duì)于遙控傳輸幀，利用基于模式串的匹配算法對(duì)命令鏈路傳輸單元進(jìn)行盲同步；對(duì)于遙測(cè)傳輸幀，提出采用基于校驗(yàn)多項(xiàng)式的識(shí)別方法，在擾碼識(shí)別后，利用鏈路層幀長特征對(duì)Reed-Solomon編碼的交織深度進(jìn)行初始判別，并采用伽羅華域的傅里葉變換對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。文中還分析了不同誤碼率情況下算法的識(shí)別性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法可以對(duì)CCSDS鏈路層協(xié)議幀進(jìn)行有效識(shí)別。

空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)； 模式匹配； 信道編碼； 傳輸幀

引 言

在空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)鏈路層位于物理層之上，是空間信息獲取與分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果基帶數(shù)據(jù)流遵循CCSDS標(biāo)準(zhǔn)但其具體設(shè)計(jì)并沒有先驗(yàn)信息，則鏈路層協(xié)議識(shí)別技術(shù)將是對(duì)其進(jìn)行分析并獲取信息的基礎(chǔ)。

目前對(duì)協(xié)議識(shí)別的研究主要針對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)，且集中在應(yīng)用層[1，2]。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料看，尚未見到對(duì)CCSDS鏈路層協(xié)議的識(shí)別研究。信道編碼盲識(shí)別技術(shù)主要集中在對(duì)卷積碼的盲識(shí)別。根據(jù)卷積碼的實(shí)際應(yīng)用，其盲識(shí)別研究又分為一般卷積碼的盲識(shí)別研究和刪余卷積碼的盲識(shí)別研究。一般卷積碼的盲識(shí)別方法主要有基于快速雙合沖算法的識(shí)別方法[3]和基于歐幾里德算法的識(shí)別方法[4]。刪余卷積碼的盲識(shí)別主要采用基于生成多項(xiàng)式矩陣等價(jià)變換的識(shí)別方法[5]。文獻(xiàn)[6]通過對(duì)截獲碼序列做Walsh-Hadamard變換進(jìn)行卷積碼的盲識(shí)別研究。上述算法大部分只能對(duì)某一類編碼方式進(jìn)行識(shí)別，且對(duì)誤碼環(huán)境下的識(shí)別能力分析不夠，不能完全適用于CCSDS鏈路層協(xié)議中編碼方式的識(shí)別。

本文重點(diǎn)研究CCSDS協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路幀的識(shí)別技術(shù)和方法。鏈路層協(xié)議涵蓋了分包遙控TC (Telecommand)、遙測(cè)TM(Telemetry)以及高級(jí)在軌數(shù)據(jù)系統(tǒng)AOS(Advanced Orbiting System)。在分析CCSDS鏈路層協(xié)議特征的基礎(chǔ)上，給出了一種實(shí)用的幀識(shí)別方法。

1 CCSDS鏈路層協(xié)議特征分析

CCSDS空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議常被分為兩個(gè)子層：數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層和同步及信道編碼子層。其中數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層定義了將高層數(shù)據(jù)單元以幀的形式發(fā)送到空間鏈路的方法，同步及編碼子層定義了在空間鏈路發(fā)送傳輸幀時(shí)的同步及信道編碼方式。

1.1 TC傳輸幀鏈路層特征

遙控的主要任務(wù)是從地面站向空間發(fā)送控制命令數(shù)據(jù)。其在鏈路層的數(shù)據(jù)封裝過程為：上層協(xié)議數(shù)據(jù)首先裝入TC傳輸幀的數(shù)據(jù)域，并在前端加上長度為5字節(jié)的幀導(dǎo)頭，其中含有幀版本號(hào)、航天器標(biāo)識(shí)、虛擬信道識(shí)別字和幀長等信息字段。整個(gè)傳輸幀的最大長度不超過1024字節(jié)。然后，一個(gè)或多個(gè)傳輸幀被分成長度相等的碼塊，在編碼子層采用(63，56)修正的BCH分組碼對(duì)遙控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)保護(hù)。碼塊的同步和界定通過命令鏈路傳輸單元(CLTU)完成。CLTU用于運(yùn)送連續(xù)的遙控碼塊流，其格式如圖1所示。CLTU的起始序列標(biāo)志著編碼遙控?cái)?shù)據(jù)的開始，它由16比特組成，具有自相關(guān)旁瓣低的特點(diǎn)，固定為EB90(16進(jìn)制)。CLTU的尾序列標(biāo)志著CLTU和譯碼的結(jié)束，長度為64位，固定為C5C5C5C5C5C5C579 (16進(jìn)制)。當(dāng)傳輸幀的數(shù)據(jù)長度不滿足碼塊長度的要求時(shí)，需要在CLTU最后一個(gè)碼塊的最后部分進(jìn)行填充，填充模式是以“0”開始，“0”、“1”交替。對(duì)TC傳輸幀進(jìn)行識(shí)別的過程可以看作上述數(shù)據(jù)處理過程的逆序。

圖1 CLTU數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.2 TM及AOS傳輸幀鏈路層特征

TM及AOS使用相同的同步及信道編碼子層，并且?guī)侄沃卸己行枰R(shí)別的傳輸幀版本號(hào)、飛行器ID及虛擬信道ID等參數(shù)，所以本文的識(shí)別方法對(duì)兩種幀格式同時(shí)適用。對(duì)于兩種幀格式的詳細(xì)說明，請(qǐng)參照文獻(xiàn)[7，8]。

同步及信道編碼子層實(shí)現(xiàn)幀同步及信道糾錯(cuò)編碼。鏈路層傳輸幀同步字(ASM)固定為32位二進(jìn)制串，用16進(jìn)制表示為“1ACFFC1D”。在遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，首先進(jìn)行RS(255，223)或RS (255，239)編碼(可能存在交織，交織深度為I＝1，2，3，4，5或8)。在一次任務(wù)周期內(nèi)，碼塊長度是固定不變的，例如，當(dāng)交織深度I＝5時(shí)，碼塊長度為1275字節(jié)(無虛擬填充位時(shí))。編碼后可以選擇是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行偽隨機(jī)化，然后，在幀頭添加ASM。CCSDS規(guī)定可以采用RS作為外碼、卷積碼作為內(nèi)碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，以同時(shí)增強(qiáng)信道抗隨機(jī)錯(cuò)誤和抗突發(fā)干擾的能力。對(duì)于卷積編碼，采用(2，1，6)卷積編碼或其刪余模式，刪余模式規(guī)定的碼率通常為1/2、2/3、3/4、5/6、7/8。最后，編碼數(shù)據(jù)送到物理層經(jīng)調(diào)制后向空間發(fā)送。

1.3 識(shí)別思路

對(duì)于TC，識(shí)別的第一步是解析和提取輸入數(shù)據(jù)流中的CLTU，識(shí)別依據(jù)是起始序列標(biāo)志“EB90”。這個(gè)過程可以用模式串匹配的方法實(shí)現(xiàn)。一般情況下，該過程用硬件實(shí)現(xiàn)，如要用軟件實(shí)現(xiàn)，則必須選擇一種高效算法。第二步是對(duì)CLTU中的碼塊進(jìn)行BCH(63，56)譯碼，譯碼結(jié)果為順序排列的TC傳輸幀，但可能屬于不同的虛擬信道。根據(jù)幀長字段可以界定每個(gè)傳輸幀的邊界，最后完成幀特征提取。

對(duì)于TM或AOS，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)通信時(shí)采用一種編碼或級(jí)聯(lián)編碼是可選的，在沒有先驗(yàn)知識(shí)的前提下，若要對(duì)截獲的二進(jìn)制基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，則首先要判斷是否采用了卷積編碼。若判斷為未采用，則進(jìn)行RS編碼識(shí)別；若判斷為采用，則進(jìn)行卷積編碼的識(shí)別與節(jié)點(diǎn)同步，同步后進(jìn)行Viterbi譯碼。譯碼后還要判斷是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加擾處理，隨后進(jìn)入RS編碼的識(shí)別過程。對(duì)于RS編碼的識(shí)別，同樣要進(jìn)行“有”或“無”的識(shí)別。若判斷為“有”，則需要進(jìn)一步識(shí)別交織深度，識(shí)別正確后進(jìn)行RS譯碼，對(duì)傳輸幀字段進(jìn)行特征分析。若判斷為“無”，則直接提取傳輸幀的特征字段，識(shí)別過程結(jié)束。

TC、TM和AOS鏈路幀的識(shí)別過程可以用圖2和圖3所示的流程圖表示。

圖2 TC鏈路幀識(shí)別過程

值得指出的是，上述兩個(gè)識(shí)別過程可以組合在一起進(jìn)行綜合識(shí)別，方法是將圖2中的“其它處理”作為圖3的輸入。

圖3 TM及AOS鏈路幀識(shí)別過程

2 TC傳輸幀的識(shí)別

2.1 模式串匹配

模式串匹配算法是基礎(chǔ)算法，目前已經(jīng)有上百種算法。模式串匹配算法不僅僅局限于字符串，它可以進(jìn)一步擴(kuò)展到二進(jìn)制串、數(shù)串或者更大的有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的信息單元。模式串匹配算法按功能可分為三類：精確匹配算法、近似匹配算法和正則表達(dá)式匹配算法。這三類算法的產(chǎn)生與具體應(yīng)用領(lǐng)域的需求直接相關(guān)。本文利用實(shí)驗(yàn)研究了精確模式串匹配算法中的KMP算法、BM算法、BMH算法和QS算法的適用性，各算法的實(shí)現(xiàn)思想可參閱相關(guān)文獻(xiàn)。

2.2 BCH譯碼

對(duì)CLTU定界之后，協(xié)議識(shí)別的下一步是對(duì)獲取的碼塊數(shù)據(jù)進(jìn)行BCH譯碼。遙控碼塊是長度固定的系統(tǒng)，前56位比特為信息碼，差錯(cuò)控制碼放在最后一個(gè)字節(jié)，該字節(jié)的前7位是校驗(yàn)碼，最后一位是填充位，始終保持為“0”，這樣，每個(gè)遙控碼塊的長度固定為8字節(jié)。CCSDS規(guī)定采用(63，56)修改的BCH碼，其產(chǎn)生多項(xiàng)式為：g(X)＝X7+X6+X2+1。由BCH(63，56)碼的糾錯(cuò)特性可知，根據(jù)獲取的校驗(yàn)子可以對(duì)一個(gè)碼位錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，對(duì)兩個(gè)碼位錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)研究需要，我們編制了BCH(63，56)的編譯碼程序用于測(cè)試和驗(yàn)證。

3 TM及AOS傳輸幀的識(shí)別

3.1 卷積碼及其刪余模式的識(shí)別

在本文的引言部分提到，多數(shù)卷積碼的識(shí)別算法僅適用于某一種碼率的卷積編碼參數(shù)識(shí)別，而CCSDS中采用的卷積碼編碼多項(xiàng)式為(171，133)，包括1/2碼率及其刪余模式的多種碼率形式的編碼方式，因此需要尋找一種普適的識(shí)別方法。本文采用基于校驗(yàn)多項(xiàng)式的綜合識(shí)別方法，它具有一定的抗誤碼性能。

CCSDS采用多項(xiàng)式為(171，133)的(2，1，6)卷積編碼，其校驗(yàn)矩陣為

因?yàn)閞HT∞＝0，所以在任意時(shí)刻有＝0，其中h∞＝[11 01 00 11 11 10 11 00…]。由于h∞的14bit之后的碼均為0，因此要識(shí)別接收序列是否為該方式的卷積碼，只需h∞的截短向量h＝[11 01 00 11 11 10 11]即可。設(shè)接收序列r∞＝[(r0，i，r1，i+1)，(r0，i+2，r1，i+3)，(r0，i+4，r1，i+5)，…]，識(shí)別時(shí)用一個(gè)長度為7個(gè)碼字(14bit)的滑動(dòng)窗，從r0，i開始，依次取出有限序列?r，窗口沿序列每次滑動(dòng)一個(gè)子碼，則對(duì)所有的i都有。否則，序列編碼方式不是該種形式的卷積碼。實(shí)際應(yīng)用中，由于傳輸存在干擾，接收序列中會(huì)有一些差錯(cuò)，使得不是所有的Ti都等于0，可以根據(jù)接收序列的誤碼率確定一個(gè)門限，當(dāng)Ti中等于0的元素?cái)?shù)量大于該門限時(shí)，可以確定序列采用了目標(biāo)卷積編碼。識(shí)別過程中同時(shí)還要考慮子碼不同步的情況。

根據(jù)以上識(shí)別思想，對(duì)于(2，1，6)卷積編碼的刪余模式也采用基于校驗(yàn)多項(xiàng)式的識(shí)別方法。表1給出了不同碼率時(shí)各種編碼方式的校驗(yàn)多項(xiàng)式。

表1 不同刪余碼率的校驗(yàn)多項(xiàng)式

3.2 擾碼識(shí)別

遙測(cè)接收端為了保持比特同步，需要接收序列具有一定的比特跳變密度。在CCSDS中采用偽隨機(jī)化的方法增強(qiáng)序列的比特跳變，從密碼學(xué)的角度看，即數(shù)據(jù)加擾。隨機(jī)化的方法是將傳輸幀或碼塊的每一比特與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機(jī)序列進(jìn)行異或。偽隨機(jī)化在RS碼之后、卷積碼之前進(jìn)行，而傳輸幀的同步頭不在偽隨機(jī)化范圍之內(nèi)。偽隨機(jī)序列的周期為255，其生成多項(xiàng)式為h(X)＝X8+X7+X5+X3+1，序列發(fā)生器在工作的起始初始化為全“1”。發(fā)生器產(chǎn)生的序列也稱m序列。

設(shè)序列發(fā)生器的輸出為zi，信道數(shù)據(jù)序列為mi，則加擾后的序列為ci＝zi+mi，i＝1，2，…。一般來說，根據(jù)編碼和語言統(tǒng)計(jì)特性，數(shù)據(jù)序列0、1具有不平衡性，例如，0的個(gè)數(shù)可能占總數(shù)的1/2+ε(0＜ε＜1/2)。也就是說，ci與zi有ε的符合優(yōu)勢(shì)。所以，對(duì)于加擾后的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)它的多個(gè)位置差相對(duì)固定的位置上的信號(hào)和，在滿足m序列遞推關(guān)系的位置上必然出現(xiàn)較高的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于h(X)＝X8+X7+X5+X3+1來說，ci+ci+3+ci+5+ci+7+ci+8＝1的概率必然較高(相對(duì)于其它位置的模2加運(yùn)算而言)，因而會(huì)造成運(yùn)算輸出結(jié)果中0、1數(shù)目的不平衡。假設(shè)該序列中0的個(gè)數(shù)為N0，1的個(gè)數(shù)為N1，計(jì)算優(yōu)勢(shì)值T＝，對(duì)應(yīng)不同的抽頭組合得到的輸出序列的優(yōu)勢(shì)值不同，當(dāng)抽頭位置恰好與序列發(fā)生器的抽頭位置重合時(shí)，優(yōu)勢(shì)值最大。運(yùn)用這種方法可以識(shí)別出擾碼的連接多項(xiàng)式。對(duì)于CCSDS而言，也即判斷出了是否采用了加擾處理，從而為下一步的RS編碼識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。

3.3 RS編碼及交織深度識(shí)別

CCSDS使用交織深度I＝1，2，3，4，5和8的Reed-Solomon(255，223)或Reed-Solomon(255，239)編碼，交織的采用是為了應(yīng)對(duì)信道中的突發(fā)錯(cuò)誤。下面給出本文識(shí)別方法所涉及的幾個(gè)概念。

定義1[9]設(shè)GF(p)上的多項(xiàng)式為

則它在GF(pm)上的譜多項(xiàng)式(或稱為Matttson-Solomon(MS)多項(xiàng)式)：

引理1[9]多項(xiàng)式a(x)以αj為根的充要條件是其MS多項(xiàng)式A(z)的系數(shù)Aj＝a(αj)＝0。

定理1[9]對(duì)任一距離為δ的RS碼字做有限域FFT變換，A(z)中至少有δ-1個(gè)連零。

根據(jù)定理1，將收到的N組碼序列做伽羅華域傅里葉變換GFFT，當(dāng)發(fā)現(xiàn)對(duì)r(r≤N)組碼字做同一GFFT變換具有相同的連零位置且個(gè)數(shù)相同時(shí)，則判斷此時(shí)選取的本原多項(xiàng)式為該碼字的本原多項(xiàng)式，亦即采用了某種特定形式的RS編碼。CCSDS建議中的RS編碼參數(shù)為：

①m＝8，每個(gè)符號(hào)的信息位數(shù)；

②n＝28-1＝255(符號(hào))，碼組長；

③T＝2E(符號(hào))，校驗(yàn)位數(shù)；

④E＝8或16，糾錯(cuò)能力；

⑤GF(28)上的域生成多項(xiàng)式為

⑥碼生成多項(xiàng)式為

由以上參數(shù)可知，經(jīng)過卷積譯碼和幀同步后，數(shù)據(jù)可能存在RS編碼或相反。若采用了RS(255，223)或RS(255，239)編碼，則TM傳輸幀的長度為255的倍數(shù)(無虛擬填充位時(shí))，倍數(shù)的大小等于交織深度；若編碼時(shí)有虛擬填充位，則長度不定，但必然能整除交織深度。基于以上特點(diǎn)，識(shí)別時(shí)先根據(jù)幀長判斷RS譯碼的交織深度，在解交織后再利用伽羅華域傅里葉變換進(jìn)行驗(yàn)證。一般來說，連零的個(gè)數(shù)等于其糾錯(cuò)能力。由于實(shí)際接收的數(shù)據(jù)存在誤碼，因此當(dāng)對(duì)N組碼字進(jìn)行處理并判斷結(jié)果是否正確時(shí)，需要設(shè)定一個(gè)判決門限。設(shè)H0表示多個(gè)碼字樣本經(jīng)GF上的傅里葉變換后產(chǎn)生位置、個(gè)數(shù)均相同的連零事件，H1表示變換后不產(chǎn)生位置、個(gè)數(shù)均相同的連零事件，從信號(hào)產(chǎn)生理論和概率論的角度分析，對(duì)誤碼率為Pe的RS碼序列，如果要達(dá)到90%的識(shí)別概率，其近似門限t[10]為

由式(6)可知，門限t依賴于碼序列的誤碼率及碼長的變化，為保證低虛警率，可取r＞0.1N，且N＞50。對(duì)于RS(255，223)或RS(255，239)，取N＝255。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

4.1 TC幀的識(shí)別實(shí)驗(yàn)

運(yùn)行時(shí)間是衡量模式串匹配算法和協(xié)議識(shí)別性能的重要指標(biāo)。我們利用2.1節(jié)提到的四種模式串匹配算法(KMP算法、BMH算法、QS算法和BM算法)對(duì)輸入數(shù)據(jù)中的CLTU起始序列標(biāo)志進(jìn)行匹配識(shí)別，并對(duì)匹配時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較，結(jié)果如表2所示。

各算法均在WindowsXP環(huán)境下用Visual C++實(shí)現(xiàn)，主機(jī)CPU主頻為2.33GHz，內(nèi)存大小為3GB。從表2分析可知，BMH算法和QS算法性能接近，但QS算法效率更高，體現(xiàn)了這種算法對(duì)小模式串的匹配具有明顯優(yōu)勢(shì)，因而更適合于CCSDS鏈路層協(xié)議中TC傳輸幀的識(shí)別。根據(jù)CCSDS規(guī)定的鏈路層協(xié)議有關(guān)幀格式要求，用計(jì)算機(jī)仿真產(chǎn)生了識(shí)別輸入數(shù)據(jù)，除了固定不變的信息字段外，其它如虛擬信道標(biāo)識(shí)、幀長度、CLTU個(gè)數(shù)以及每個(gè)CLTU所包含的TC幀數(shù)等都由系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生。設(shè)定數(shù)據(jù)大小為5M字節(jié)。誤碼率變化范圍為10-5～10-2，與無誤碼時(shí)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果作比較，關(guān)鍵特征的識(shí)別正確率如圖4所示。當(dāng)誤碼率為10-3時(shí)，系統(tǒng)識(shí)別結(jié)果如表3所示。表中的時(shí)間包含了模式串匹配所花費(fèi)的時(shí)間。

表2 算法匹配時(shí)間(單位：μs)

圖4 不同誤碼率下的正確識(shí)別率

表3 TC傳輸幀識(shí)別結(jié)果

4.2 TM(AOS)幀的識(shí)別實(shí)驗(yàn)

按照CCSDS建議的鏈路層數(shù)據(jù)幀格式，在不同誤碼率時(shí)各生成1000組數(shù)據(jù)，設(shè)定誤碼率變化范圍為10-5～10-2，利用校驗(yàn)多項(xiàng)式對(duì)數(shù)據(jù)是否采用了某種碼率的卷積碼進(jìn)行判斷。限于篇幅，這里只給出了碼率為1/2時(shí)校驗(yàn)多項(xiàng)式的匹配結(jié)果，如圖5所示。

圖5 不同誤碼率時(shí)Ti＝0的匹配率

由圖5看出，在誤碼率為10-2時(shí)，校驗(yàn)式的截短向量窗口在整個(gè)滑動(dòng)周期內(nèi)Ti＝0的平均匹配率可達(dá)80%以上。這也說明了對(duì)于接收數(shù)據(jù)是否采用了(2，1，6)形式的卷積編碼比較容易判定。

對(duì)于擾碼的識(shí)別，采用前文提到的組合枚舉優(yōu)勢(shì)值的方法。對(duì)0～8位置中的5個(gè)位置進(jìn)行窮舉，共得到126種組合，用1000組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于擾碼的識(shí)別基于源數(shù)據(jù)的0、1不平衡性，所以，當(dāng)0、1個(gè)數(shù)基本對(duì)稱時(shí)無法對(duì)擾碼進(jìn)行有效識(shí)別。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法適用的臨界值為：0(或1)在數(shù)據(jù)序列中的比重為70%左右；同時(shí)還得到，誤碼率對(duì)于識(shí)別結(jié)果影響較小。圖6給出了在臨界值70%、誤碼率為10-3時(shí)的識(shí)別結(jié)果。

從圖6中看出，索引值為64的組合最大優(yōu)勢(shì)值出現(xiàn)的頻數(shù)最多，其抽頭位置正好是0，3，5，7和8，與偽隨機(jī)序列的生成多項(xiàng)式一致。

在RS編碼識(shí)別時(shí)，要先根據(jù)同步字之間的距離判定碼塊長度。對(duì)解擾后數(shù)據(jù)的判定結(jié)果為距離765字節(jié)，初步判斷RS編碼交織深度為3，然后選取N＝255組、長度為255個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)序列，構(gòu)成255× 255識(shí)別矩陣，再通過伽羅華域傅里葉變換進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖7所示。圖7中縱軸為位置和個(gè)數(shù)均相同的連零事件出現(xiàn)的平均比率(N＝255)。由圖7可知，對(duì)于式(6)設(shè)定的門限，當(dāng)誤碼率等于10-3時(shí)，t＝0.1143，此時(shí)可滿足90%的識(shí)別概率；但當(dāng)誤碼率大于2×10-3時(shí)，不能有效判斷是否采用了RS編碼。設(shè)定誤碼率為10-3，經(jīng)過上述識(shí)別過程，最后的傳輸幀識(shí)別結(jié)果與識(shí)別正確率如表4所示。

圖6 擾碼識(shí)別結(jié)果

圖7 連零事件在不同誤碼率下出現(xiàn)的平均比率

表4 TM傳輸幀識(shí)別結(jié)果

5 結(jié)束語

對(duì)CCSDS鏈路層協(xié)議的識(shí)別是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，它對(duì)于國際空間合作及空間信息對(duì)抗都具有十分重要的意義。本文通過實(shí)驗(yàn)分析了所提識(shí)別方法在不同誤碼率下的識(shí)別性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文識(shí)別方法可以在較高誤碼率的情況下對(duì)CCSDS鏈路幀進(jìn)行有效識(shí)別。

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Recognition Technology for CCSDSData Link Frame

Li Xiangying， Hu Xiaochun， Zhen Xiaolong， Chen Ping

The recognition technology for CCSDSdata link frame is proposed.Characteristics of data link protocolare analyzed and a recognition flowsheet is given.To the telecommand transfer frame，a blind synchronizationmethod based on patternmatching is introduced for Communications Link Transmission Unit.To the telemetry and Advanced Orbiting System transfer frame，a recognition and synchronization algorithm based on syndrome is examined.After the discrimination of the disturbed code，the frame length is used to roughly judge the interleaving depth of Reed-Solomon code，and then the Galoias Field Fourier Transform is employed to verify the recognition results.Under different bit error rates conditions the simulations are exhibited which prove that themethod is effective for the CCSDS data link protocol.

CCSDS； Patternmatching； Channel coding； Transfer frame

TP391；TP393

A

CN11-1780(2014)05-0054-07

李相迎 1970年生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樾盘?hào)處理、目標(biāo)識(shí)別。

胡小春 1964年生，高級(jí)工程師，大校主任，研究方向?yàn)楹教鞙y(cè)控。

甄小龍 1976年生，工程師，研究方向?yàn)檫b測(cè)信息處理。

陳 平 1973年生，工程師，研究方向?yàn)槔走_(dá)信號(hào)處理。

2014-01-23 收修改稿日期：2014-02-27