GBZ 193-2026天基遥感即时服务端到端传输要求

1GB/Z193-2026天基遥感即时服务端到端传输要求1范围本文件规定了天基遥感即时服务端到端传输过程中的传输要求，包括传输流程、传输技术要求、传输数据格式、卫星端和用户端的性能要求。本文件适用于民用、商业遥感卫星到地面接收端的端到端链路之间遥感服务产品信息传输服务。2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/T2900.54电工术语无线电通信：发射机、接收机、网络和运行GB/T39348空间数据与信息传输系统遥测同步与信道编码中华人民共和国无线电频率划分规定(中华人民共和国工业和信息化部)3术语、定义和缩略语3.1术语和定义GB/T2900.54界定的以及下列术语和定义适用于本文件。即时服务instantaneousservices突发事件或紧急情况发生时，利用卫星技术及相关资源，提供快速响应信息服务的过程。端到端传输end-to-endtransmission将遥感卫星星上生成的各类数据产品作为信息源，通过传输链路直接推送至地面用户终端。用户终端userterminal用于接收遥感卫星端到端传输的天基遥感服务信息的地面各类型终端。信息速率informationrate单位时间(每秒)内卫星输出的二进制信息数量。调制modulation将输入的二进制比特流按照预定的方式转换为复数调制符号(星座映射)。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。2BPSK:二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying)CDMA:码分多址(CodeDivisionMultipleAccess)CRC:循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck)DBPSK:差分二进制相移键控(DifferentialBinaryPhaseShiftKeying)DQPSK:差分四相相移键控(DifferentialQuadraturePhaseShiftKeying)DSSS:直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum)FDMA:频分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess)FEC:前向纠错(ForwardErrorCorrection)LDPC:低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-CheckCode)PN:伪随机码(Pseudo-NoiseCode)QPSK:四相相移键控(QuadraturePhaseShiftKeying)4传输流程民用、商业遥感卫星(高、中、低轨)可将星上直接处理生成的遥感服务产品通过端到端传输链路，为地面固定站、车载终端、机载终端、手持终端等多种接收端提供可以被直接使用的即时服务信息。星上产品应先完成传输帧组帧，传输帧经过加密(可选)、加扰、编码、调制、扩频、物理帧组帧、基带成型后转换为比特流，再通过端到端传输信道传输到地面接收端。5传输技术要求5.1工作频率数据传输工作频率选择遵循：a)频率范围：频率选用情况应符合《中华人民共和国无线电频率划分规定》,避免与其他卫星通信业务产生干扰；b)优先选用Ka频段(频点需申请)。5.2传输速率数据传输速率设计遵循：a)信息速率范围：2kbit/s～1024kb5.3传输波形数据传输波形设计遵循：b)帧头调制方式：BPSK;e)分配方式：预分配；h)加扰方式：PN15扰码。5.4传输链路性能数据传输链路性能设计遵循：a)误码率：优于1×10-⁶;b)链路余量：传输链路不少于3dB。5.5加扰方式应在编码前对信息序列进行加扰处理。加扰处理以每个基带帧为单位进行，帧同步字不加扰。在发送端和接收端使用同一伪随机序列完成加扰和解扰。001001001001001,每个编码块重新加载一次。序列最右边的比特“1”位于第15个寄存器。加扰示意图如图1所示。数据输入扰码/解扰输出图1加扰示意图5.6编码方式物理层纠错编码为低密度奇偶校验编码(LDPC),LDPC编码率1/2。加扰后的输入传输帧长度为4096bit,传输帧进入FEC编码系统后进行LDPC编码，编码后LDPC码字长度为8192bit。LDPC(1/2,8192)的码组按附录A执行。其他编码方式可按需选择。5.7调制方式表1相位映射关系a01表1相位映射关系(续)015.8扩频方式直接序列扩频的伪码码型采用平衡Gold码，扩频方法采用相干扩频，保持码片速率和信号带宽不5.9物理帧结构在调制输出前应完成物理帧组帧，物理帧由帧头和业务数据区组成。帧头采用固定速率及编码调帧头帧头同步头同步码参数指示符8192/调制阶数码块1码块2数据区码块n图2物理帧结构物理帧的组成描述如下。1)同步头为162个符号，采用全1序列，用于地面终端对端到端扩频突发信号的捕获。采用BPSK调制方式。2)同步码为64个符号，选为674DB10D6070F6EA,用于帧同步。采用BPSK调制。3)参数指示符为64个符号，采用RM(7,64)编码方式、BPSK调制方式。用于指示数据区的扩频因子、调制方式等。RM编码矩阵及参数指示符比特定义符合附录B。4)帧头符号速率为2ksps。b)数据区填充来自传输数据帧，数据帧经编码和调制形成码块，不同速率档下数据区由不同个数码块组成。52)无有效数据时，物理帧宜同步头有效，物理帧数据区填充5A5A。5.10基带成型一般采用FIR滤波对I/Q两路的基带窄脉冲信号进行平方根升余弦滚降滤波，滚降系数优选6传输数据格式6.1传输帧格式约定本文件传输帧格式约定1字节为8bit,低位在前、高位在后。多字节情况下，均为从高字节到低字节的顺序传输。6.2传输帧数据格式定义卫星与地面接收端间主要传输星上处理后生成的即时服务数据，传输数据需按规则组成传输帧再按照端到端传输要求进行传输。传输帧数据格式与字段定义如图3和表2所示。同步头图表图表3传输帧数据格式2传输帧字段定义定义及说明1同步头用于确定整个链路帧的位置的标识信息，具体数据为：02表明链路层帧长度，从帧格式中“帧长”字段算起(包含“帧3帧长差错控制帧长差错控制字段，用来对帧长字段进行检为0xFFFF,生成多项式为X¹⁶+X¹²+X⁵+148前4bit区分不同卫星类型，后4bit区分同一5帧类型(预留)46优先级(预留)4表2传输帧字段定义(续)定义及说明7帧标识200B:中间帧；01B:首帧；10B:尾帧；11B:未分段8每产生一个传输帧，包序计数加19保留用于后续协议扩展，8bit的明密标识可选用，256选用有效数据区(即时服务传输信息)帧CRC校验算帧CRC-16,将计算结果后按位取反作为CRC校算初始值为0xFFFF,生成多项式为X¹+X¹²+X⁵+1传输帧需要封装在物理层帧中进行传输，封装方式需要根据当前可用的物理帧数据承载能力和需要传输的传输帧长度进行分类处理。若一个传输帧长度等于一个编码块长度，则直接装载；若传输帧长度少于一个编码块长度，则剩余部分填充5A5A后再装载为一个码块(见图4)。一个物理层帧数据区组帧时最多可填充N个编码块(5.传输要求中已规定);当无有效数据时，则填充5A5A凑成一个编码块长度再进行编码调制，进而完成物理层组帧。传输帧2传输帧2传输帧35A5A填充后装载码块2码块3物理帧组帧物理帧物理帧传输帧1码块1传输帧编码图4链路层帧与物理层帧映射过程根据传输要求定义，一个编码块长度即是一个码块长度。传输帧的有效数据区由传输帧帧长标识6.3即时服务传输信息格式定义传输帧中的有效数据区是由星上生成的即时响应信息和星上基本信息组成，是端到端传输的主要内容。本文件结合卫星星上能力和即时响应场景信息需求，对传输信息内容及格式进行建议。包括包头、星上信息、探测产品信息，传输信息字段定义如表3所示。不同场景中即时响应传输信息需求差异较大，依据需求不同可修改或扩展格式，提高即时服务信息完备性，即时响应传输数据长度可变，当长度超出传输帧有效数据区最大长度要求时需要拆包传输。7表3即时响应传输信息字段定义定义及说明14字节，表示数据包起始23[数据格式类型]35[数据源类型]码定义，提高即时服务对应急响应的兼容性。10000:自然灾害4210b:数据尾段11b:未分段562字节，整包总长度7一89数据包生成时间8星上载荷能力卫星所处位置，宜使用CGCS2000坐标系卫星移动速度，宜使用CGCS2000坐标系一探测产品空间位置信息(可选)重点目标的精度、纬度、高度，宜使用CGCS2000坐标系(可选)重点图像块信息，宜使用CGCS2000坐标系一不同载荷类型、不同探测数据类型可自定使用应用层和校验，校验范围为包头第一字节至校验87卫星端和用户端的性能要求7.1卫星端性能要求卫星终端性能要求如下。a)频率范围：适配传输要求，星上应具有频率、极性选择和调整功能，避免对其他天基业务造成干扰。b)波束范围：单波束在地面覆盖区域不小于2000km,波束可移动至覆盖地球边缘。c)天线极化方式：圆极化，极化轴比不大于3dB。d)EIRP值：(以27GHz为通信频段，1024kbit/s为通信速率核算):e)多普勒频率适应：根据卫星平台机动特点，能进行自身多普勒频偏预补偿。f)频谱极性：星上发射的载波频谱相对于调制器输出频谱不倒置。g)星上输出频谱要求：调制器的输出频谱应连续、平滑，无离散谱出现。7.2用户端性能要求用户终端性能要求如下。a)频率范围：用户终端工作频率应适应星上工作频率范围。b)极化方式：圆极化，极化轴比不大于2dB。c)多普勒频率适应：根据装载平台机动特点，能适应含有多普勒频率的载波信号和扩频PN码进行跟踪和解调解扩。d)接收机中频频率：720MHz。e)跟踪捕获：1)用户终端跟踪捕获中/低卫星端到端传输信号概率大于99%;2)用户终端对卫星端到端传输信号捕获时间小于3s(平均)。f)终端依据接收性能分为3型：3)Ⅲ型：G/T≥29dB/K@口径3m,具备波束自动追踪能力。9(规范性)LDPC编码要求LDPC编码要求符合GB/T39348,本文件所使用的LDPC码的码率(R)、码长(N)、信息序列长度(K)以及相应的分块子矩阵大小(L)如表A.1所示。表A.1LDPC编码要求子矩阵大小1码组的检验矩阵H以GB/T39348为准。码组的置换阵Ⅱk(k=1,2,…,26)非零元素的列位置πk(t)中函数θk和φk(j,L)的取值见表A.2和表A.3。表A.2置换阵非零元素列位置πk(t)中函数θ、和φk(j,L)(j=0,1)的取值k130203工425263708工901202301120表A.2置换阵非零元素列位置πk(t)中函数θ、和φ(j,L)(j=0,1)的取值(续)k12701212