一種高速光電數據傳輸系統的製作方法

2023-05-07 16:18:41

一種高速光電數據傳輸系統的製作方法
【專利摘要】一種高速光電數據傳輸系統，包括：寬帶射頻採樣模塊、數據處理模塊和電光信號轉換模塊；寬帶射頻採樣模塊對外部輸入的L頻段模擬射頻信號進行採樣，得到8比特數位訊號，並將該8比特數位訊號送入數據處理模塊中，數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝，並將生成的數據包送入電光信號轉換模塊進行電光轉換，生成光信號並通過光纖輸出給後端設備。本發明在射頻端對衛星信號進行數位化採樣，減少了衛星信號的模擬傳輸環節帶來的群時延，幅頻特性等不利影響，簡化衛星信號接收系統信道設計同時提升了信號傳輸質量。
【專利說明】一種高速光電數據傳輸系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於衛星信號接收和傳輸處理【技術領域】，涉及一種高速光電數據傳輸系統。
【背景技術】
[0002]衛星信號的接收系統主要由天線、信道和接收處理設備構成。現有的衛星信號接收系統，特別是寬帶高速遙感衛星接收系統，衛星信號通過天線接收、低噪聲放大後，通過多級的模擬變頻處理，再給後端設備實現信號的接收處理。該系統中，信號完全採用模擬方式進行傳輸，傳輸介質是同軸電纜，對於帶寬的衛星信號，其傳輸性能較差，影響衛星信號接收處理質量。

【發明內容】

[0003]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種基於寬帶遙感衛星信號接收的高速射頻採樣及光電數據傳輸系統，適用於衛星信號接收系統中，實現衛星信號的射頻採樣和數位化光傳輸，可簡化衛星信號接收系統的信道設計並提升信號傳輸性倉泛。
[0004]本發明的技術解決方案如下:
[0005]—種高速光電數據傳輸系統，包括:寬帶射頻米樣模塊、數據處理模塊和電光信號轉換模塊；
[0006]寬帶射頻採樣模塊對外部輸入的L頻段模擬射頻信號進行採樣，得到8比特數位訊號，並將該8比特數位訊號送入數據處理模塊中，數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝，並將生成的數據包送入電光信號轉換模塊進行電光轉換，生成光信號並通過光纖輸出給後端設備，
[0007]後端設備接收到數據包後，對數據包大小和包計數進行校驗，如果正確則返回反饋信號給數據處理模塊，否則不返回信號；
[0008]數據處理模塊根據反饋信號對數據包進行處理，如果收到數據包的反饋信號，表明該數據包已經被正確接收，則把該數據包刪除；否則，重複發送該數據包直到接收到該數據包的反饋信號後再發送下一數據包；
[0009]數據處理模塊對數據包發送的正確性進行統計，調整傳送數據包的大小。
[0010]所述寬帶射頻採樣模塊的採樣速率為4G次每秒，所述L頻段模擬射頻信號是指帶寬為IGHz?2GHz的模擬射頻信號。
[0011]所述數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝具體為:
[0012](I)對輸入的8比特數位訊號進行緩存，得到一個8*8比特的矩陣數據塊，每個輸入的8比特數據佔據一行；
[0013](2)對步驟⑴中得到的所述8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼，得到編碼後的10*8比特的矩陣數據塊；[0014](3)將步驟⑵得到的10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理，將生成的數據包發送給電光信號轉換模塊。
[0015]所述對8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼具體為:將所述8*8比特矩陣數據按列進行標準RS (10，8)編碼。
[0016]所述步驟(3)中將10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理具體為:縱向RS (10,8)編碼後的數據臨時存儲到DDR存儲單元中，當數據量達到預設值時，把數據封裝成數據包，數據包格式為:
[0017]包頭:長度為4個字節，由全I表示，用於後端接收時對數據包的起始位置進行判斷；
[0018]包計數:長度為I個字節，按包發送順序，從O?255循環編碼，用於後端接收時對數據是否連續進行判斷；
[0019]數據包大小:長度為I個字節,表示數據包中數據的大小,單位為M字節；
[0020]數據:長度為IOM?255M字節，與數據包大小設定的值一致。
[0021]所述數據處理模塊對數據包發送的正確性進行統計，調整傳送數據包的大小具體為:
[0022]統計連續10個數據包傳送過程中的成功次數，如果都成功,則數據包的大小增加IM字節，直到數據包大小達到預設的最大值；
[0023]如果在數據包傳送過程中出現傳送失敗需要重傳的，則重傳次數增加一次，數據包的大小減少IM字節，直到數據包大小到預設的最小值。
[0024]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0025](I)相比較於現有技術，本發明在射頻端對衛星信號進行數位化採樣，減少了衛星信號的模擬傳輸環節帶來的群時延，幅頻特性等不利影響，簡化衛星信號接收系統信道設計同時提升了信號傳輸質量；
[0026](2)針對本系統的應用，設計了一種縱向RS編碼方式，相比較於現有技術，可以方便後端設備按實際使用的位數對接收數據進行解碼校驗，不需要對所有數據進行處理，降低了後端設備的接收處理複雜度；
[0027](3)針對本系統的應用，設計了一種有效的數據傳輸和打包方式，相比較於現有技術，可以自動調節數據傳輸策略，對數據傳輸速度和可靠性進行綜合優化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發明系統組成框圖；
[0029]圖2為傳輸數據包組成示意圖；
[0030]圖3為本發明縱向RS(10，8)編碼示意圖；
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本發明提供了一種高速光電數據傳輸系統，包括:寬帶射頻採樣模塊、數據處理模塊和電光信號轉換模塊；
[0032]寬帶射頻採樣模塊對外部輸入的L頻段模擬射頻信號進行採樣，得到8比特數位訊號，並將該8比特數位訊號送入數據處理模塊中，數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝，並將生成的數據包送入電光信號轉換模塊進行電光轉換，生成光信號並通過光纖輸出給後端設備。
[0033]所述寬帶射頻採樣模塊的採樣速率為4G次每秒，所述L頻段模擬射頻信號是指帶寬為IGHz?2GHz的模擬射頻信號。
[0034]所述數據處理模塊由FPGA和DDR存儲器構成，完成將輸入的8比特數位訊號進行封裝和傳輸控制功能。
[0035]所述數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝具體為:
[0036](I)對輸入的8比特數位訊號進行緩存，得到一個8*8比特的矩陣數據塊，每個輸入的8比特數據佔據一行；
[0037](2)對步驟⑴中得到的所述8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼，得到編碼後的10*8比特的矩陣數據塊，RS (10，8)編碼碼長η = 10位元組，信息位k = 2，能糾正I位錯誤，碼距為2;
[0038]對8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼具體為:將所述8*8比特矩陣數據按列進行標準RS(10，8)編碼，如圖3所示，首先對寬帶射頻採樣模塊得到8比特數位訊號按行進行緩存，緩存8行後，對這個8*8比特的矩陣數據塊按列進行標準RS (10，8)編碼，得到10行、8列的編碼後10*8比特的矩陣數據塊，完成一次縱向RS(10，8)編碼處理；
[0039](3)將步驟⑵得到的10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理，將生成的數據包發送給電光信號轉換模塊。
[0040]將10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理具體為:縱向RS(10，8)編碼後的數據臨時存儲到DDR存儲單元中，當數據量達到預設值時，把數據封裝成數據包，數據包格式如圖2所示，圖中所標註的數據用16進位表示，其中Ox表示後面的數為16進位，每個16進位的數由4比特組成。
[0041]包頭:長度為4個字節，由全I表示，用於後端接收時對數據包的起始位置進行判斷；
[0042]包計數:長度為I個字節，按包發送順序，從O?255循環編碼，用於後端接收時對數據是否連續進行判斷；
[0043]數據包大小:長度為I個字節,表示數據包中數據的大小,單位為M字節；
[0044]數據:長度為IOM?255M字節，與數據包大小設定的值一致。
[0045]後端設備接收到數據包後，對數據包大小和包計數進行校驗，如果正確則返回反饋信號給數據處理模塊，否則不返回信號；
[0046]數據處理模塊根據反饋信號對數據包進行處理，如果收到數據包的反饋信號，表明該數據包已經被正確接收，則把該數據包刪除；否則，重複發送該數據包直到接收到該數據包的反饋信號後再發送下一數據包；
[0047]數據處理模塊對數據包發送的正確性進行統計，調整傳送數據包的大小，具體為:
[0048]統計連續10個數據包傳送過程中的成功次數，如果都成功,則數據包的大小增加IM字節，直到數據包大小達到預設的最大值；
[0049]如果在數據包傳送過程中出現傳送失敗需要重傳的，則重傳一次，數據包的大小減少IM字節，直到數據包大小到預設的最小值。[0050]所述電光信號轉換模塊，採用SFF-8436標準規定的QSFP+光纖構成，把數據處理模塊生成的數據包進行電光轉換，實現最高40G比特每秒的高速光纖傳輸。
【權利要求】
1.一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於包括:寬帶射頻採樣模塊、數據處理模塊和電光信號轉換模塊； 寬帶射頻採樣模塊對外部輸入的L頻段模擬射頻信號進行採樣，得到8比特數位訊號，並將該8比特數位訊號送入數據處理模塊中，數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝，並將生成的數據包送入電光信號轉換模塊進行電光轉換，生成光信號並通過光纖輸出給後端設備， 後端設備接收到數據包後，對數據包大小和包計數進行校驗，如果正確則返回反饋信號給數據處理模塊，否則不返回信號； 數據處理模塊根據反饋信號對數據包進行處理，如果收到數據包的反饋信號，表明該數據包已經被正確接收，則把該數據包刪除；否則，重複發送該數據包直到接收到該數據包的反饋信號後再發送下一數據包； 數據處理模塊對數據包發送的正確性進行統計，調整傳送數據包的大小。
2.根據權利要求1所述的一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於:所述寬帶射頻採樣模塊的採樣速率為 4G次每秒，所述L頻段模擬射頻信號是指帶寬為IGHz~2GHz的模擬射頻信號。
3.根據權利要求1所述的一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於:所述數據處理模塊將輸入的8比特數位訊號進行封裝具體為: (1)對輸入的8比特數位訊號進行緩存，得到一個8*8比特的矩陣數據塊，每個輸入的8比特數據佔據一行； (2)對步驟(1)中得到的所述8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼，得到編碼後的10*8比特的矩陣數據塊； (3)將步驟(2)得到的10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理，將生成的數據包發送給電光信號轉換模塊。
4.根據權利要求3所述的一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於:所述對8*8比特的矩陣數據塊進行縱向RS(10，8)編碼具體為:將所述8*8比特矩陣數據按列進行標準RS(10，8)編碼。
5.根據權利要求3所述的一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於:所述步驟(3)中將10*8比特的矩陣數據塊中的數據進行封包處理具體為:縱向RS(10，8)編碼後的數據臨時存儲到DDR存儲單元中，當數據量達到預設值時，把數據封裝成數據包，數據包格式為: 包頭:長度為4個字節，由全I表示，用於後端接收時對數據包的起始位置進行判斷； 包計數:長度為I個字節，按包發送順序，從O~255循環編碼，用於後端接收時對數據是否連續進行判斷； 數據包大小:長度為I個字節，表示數據包中數據的大小，單位為M字節； 數據:長度為IOM~255M字節，與數據包大小設定的值一致。
6.根據權利要求1所述的一種高速光電數據傳輸系統，其特徵在於:所述數據處理模塊對數據包發送的正確性進行統計，調整傳送數據包的大小具體為: 統計連續10個數據包傳送過程中的成功次數，如果都成功，則數據包的大小增加IM字節，直到數據包大小達到預設的最大值； 如果在數據包傳送過程中出現傳送失敗需要重傳的，則重傳一次，數據包的大小減少IM字節，直到數 據包大小到預設的最小值。
【文檔編號】H04B7/185GK103986511SQ201410163196
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】宋振宇, 陳昕, 李博 申請人:航天恆星科技有限公司