GBT 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 21页

'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GB/T11443.5一94第五部分:中速数据数字载波通道Domesticsatellitecommunicationearthstations-GeneraltechnicalrequirementsPart5:Intermediatedatarate(IDR)digitalcarriers1主题内容与适用范围本标准规定工作在一类、二类和三类标准地球站的中速数据(IDR)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(4/6GHz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“ICI内上星系统”，后者简称为“租星系统”。本标准适用于公用通信网，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。2引用标准GB11443.1国内卫星通信地球站总技术要求第一部分:通用要求GB7611脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数3术语、代号3.1术语3.1.1传输速率transmissionrate(R)信息附加报头比特经FEC编码以后的比特速率。3.1.2维特比解码。oft-decisionmaximunlikelihooddecoding(VITERBI)软判决最大似然率解码。3.2代号3.21IDR中速数据3.2.2ADPCM自适应差分脉冲编码调制3.2.3ESC工程勤务电路3.2.4CFDM/FM压扩频分多路复用/调频3.2.5DCME数字电路倍增设备3.2.6LRE/DSI低比特率编码和数字话音插空国家技术监督局1994一12一28批准1995一08一01实施 cB/T11443.5一944调制方式中速数据数字载波上作的信息速率从64^-8448kbit/s，采用相干四相移相键控调制。所有中速数据载波必须采用3/4码率FEC编码和解码(3/4码率卷积编码/维特比解码)。5误比特率(BER)性能在晴空条件下.对全年大于或等于95.90%时间，误比特率应小于或等于1X10’;在恶劣气候条件下，对全年大于或等于99.36%时间，误比特率应小于或等于1X10“;在恶劣气候条件下，对全年大于或等于99.96%时间，误比特率应小于或等一于1X10-"6IDR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22.5kHz颇率间隔配置了信息速率分级信息速率分为以下五种:64,192,384,2048,8448kbit/s,8等效全向辐射功率(EIRP)为获得尽可能低的发射EIRP,租星系统”中租用转发器为高增益档。表1规定了IDR载波所需要的最大ETRPo实际工作的EIRP将等于或者小于表1所列的最大值。$.1EIRP校正因子表I所列最大EIRP值是在仰角为10。和处于波束边缘地球站所应用的值。对于仰角不在10,、地球站位于非卫星夭线波束边缘的情况下，应减去校正因子K,cK=0.02(a。一10)+R.+YCO.02(a,一10)+几〕式中:a,—发射地球站仰角，单位为度;ad最不利接收地球站仰角，单位为度;风-一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;("d—卫星发射天线波束边缘的增益与最不利接收地球站方向的增益之差，单位为分贝;Y一一部分接收因子，对8448kbit/，以下速率IDR载波,Y=0.4.表1对国际v、VA,VI号卫星、半球波束、高增益档，要求的最大EIRPdBW接收地球站信息速率二类站kbit/s类站三类站CBD}AR}C}万D以一勺S.59伽57.253.563.8l92﹃卜以64瑕:::::一::62。0︸69.6:一:朋:一t:浏斜384::60.365.020487167.6能一:.:72.3一:.:68:;.:76374.572.6774844873.771.581.078。476.92艺2 GB/r11443.5一94注:(1)A为国际卫星V(FI-F4).②13为国际卫星(F5-F9)所有信道、VA(F10-FI2)第9信道、VA(IBS)(F13^-F15)第9信道门③C为国际卫星VA(F10-F12)除第，信道外、VA(IBS)(FI3-vFIS)除第9信道外和VI0.-1-FS)第，信道④D为国际N(F1--F5)除第9信道外8.2EIRP调整在晴空条件下，每个载波必须的EIRP是卫星灵敏度和传输路由中相应l星到地球站区域所需卫星功率的函数，地球站发射的EIRP应能适应电平变化的要求。因此，地球站发射的EIRP应有从规定的EIRP最大值向下调节15dB的能力。8.3EIRP稳定度地球站发射的任何一个IDR载波的EIRP，除恶劣气候条件外.稳定度应保持在士。.5dB/d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。在恶劣气候条件下，卫星上6GHz的功率通量密度叮以允许比正常值低2dB，这将允许相应的接收地球站信道性能有所下降。9辐射限制9.1杂散辐射分量经地球站发射的杂散辐射EIRP(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59256425MHz和14000^14500MHz的频带中，在任何4kHz带宽内不得超过4dBW落在分配给各IDR载波带宽之内的任何4kHz带宽内的杂散产物，对于2.048Mbit/、速率以下(包括本身速率)应小于未调制载波40dB;对于2.048Mbit/s速率以上应小于末调制载波50dBo9.2发射多载波互调产物租星系统中，在5925^-6425MHz频率范围内，夭线仰角为10。时，地球站发射多载波所产生的互调分量EIRP，在任何4kH:带宽内不应超过21dBW，仰角为其他值时应减去校正因子。.02(a-10)dB其中:a是地球站天线仰角，单位为度。93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4kH:带宽内应比频谱主瓣峰值低26dB以卜以上限制仅适用于由于地球站的非线性谱扩散而产生的谱旁瓣。偏离标称的中心频率。.35RHz到0.5RH:频率范围内，EIRP的密度在任何4kHz带宽内至少比峰值EIRP密度小16dB10调制转换有IDR载波、FDM/FM载波、CFDM/FM载波多载波工作的高功放，由于AM/PM幅相变换)特性引起调制转换。在FDM"/FM或CFDM/FM载波的基带的任意通道中，单音调制转换干扰应不大于一73dBmOp.11频率容差和频谱倒里们.1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)应为生0.025RHz·最大为士3.5kHz，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.但建议其值不劣于士3.5kHz.11.2频谱倒置发射RF载波频谱相对于调制器输出频谱不应倒置。 GB/"r11443.5一9412幅度和群时延均衡12.1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夭线馈源口;接收链路是从接收天线馈源口到解调器输人。幅度和群时延响应应分别均衡，发射链路应保持在图1和图2所示的容限之内。建议接收链路均衡也应保持在图1和图2所示的容限之内。12.2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，它山地球站发射链路的均衡来补偿，国际v号卫星群时延均衡的要求见表2.表2均衡带宽线性均衡抛物线均衡1MHzns/MHzns/(MHz)"4.5簇BW<13.50~士50-2注:1)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13相位噪声13.1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:a.连续分量的单边带功率谱密度不应该超过图3所示。在电源基波频率匕杂散分量相对于发射载波不应该超过一30dB,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一36dB(两个边带的总相位噪声可以高3dB)ab.在偏离中心频率10Hz-0.3RHz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2.00rms，两个边带总的相位噪声应该不超过2.80rms。信息速率高于2.048Mbit!s时，对相位噪声的要求不是强制的。13.2地球站(接收)建议同13.1014传输性能IDR载波的传输参数如表3所示。表3复合数据速率哪信息速率}报头速率传输速率I占用带宽{分配带宽}COI}C/N,信息速率+报头速率﹂竺kbit/skHZdBW/KdB/Hz6464”85。3351.267.5一171.8”l921922560:一153.6202.5一167.13840384512朗州洲朴307.23825一164.164.5”黑外85413921720.02002.5一156.672.0州外一Il，R6840.07987.515〔〕678(〕。载波工作的传输特性如表4所示。 GH/T11443.5一94表4参数要求1.信息速率64一8448kbir/s2.信息速率大十2.048Mbit/。载波的报头数据速率96kbir/s3.前向纠错编码3/4卷积编码/维特比解码按图44.能量扩散(扰码)按图5和图65.调制四相相干相移键控6‘模糊度分辨率差分编码(1800)和前向纠错(900)相结合了.时钟恢复定时时钟必须从数据流中恢复8.最小载波带宽(分配)0.7RHz或[0.933(信息+报头)速率]Hz9.噪声带宽(或占有带宽)。6RH:或〔0.8(信息+报头)速率]Hz10.E,1N。对应误比特率(3/4前向纠错码率时)10-310，10":.调制解调自环5.3dB8.3dB8.8dBb.通过卫星信道5.7dB8.7dB9.2dB11.工作点CIT一219.9+10Ig[(信息+报头)速率],dBW,/K12.噪声带宽内工作点的C/N9.7dB13.工作点误比特率1火10,14.门限CIT一222.9十10Ig[(信息+报头)速率],dRW/K15.噪声带宽内门限C/N6.7dB16.门限误比特率1X10-"15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2.048Mbit/s时，插入速率为96kbit/s的报头，用于工程勤务电路(ESC)和维护告警。15.1调制器调制器接收从FEC编码器来的两个并联数据流，定义为P信道和Q信道。15.1.1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5a裹5被传输的比特码合成的相位P信道Q信道110001+90,00+180010斗2700(一900)调制器的输出相位精度优于+2"，幅度精度优于士。2dB。调制器为绝对调相。由FEC编码器中的差分编码来消除1800的载波相位模糊度。 GB/T11443.5一9415门.2输出频谱在偏离标称中心频率士。.35RHz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。a.输入到QPSK调制器为Rbit/s的非归零随机序列码;b.滤波器有如图7所给定的幅度特性;c.滤波器有如图8所给定的群时延特性，或者在偏离标称中心频率士0.25RHz范围内，相位响应偏离线性相位移不超过士40调制器输出的功率谱密度的容限表示在图9卜对于偏离标称中心频率士。.75RHz的频带之外，在任何4kHz带宽内输出的中频频谱密度应小于峰值频谱密度40dB015.2解调器采用相干解调器。经恢复后的时钟和信号馈送给FEC解码器，解调器的输出与软判决解码器相兼容。15.2.、毛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士25kHz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。允许的邻近信道千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士。.7RHz的频率处，于扰电平可以高于所需载波i-7dB015-2.2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10给出的幅度特性和图8给出的群时延特性15.3前向纠错所有速率的载波都采用具有维特比解码的3/4码率卷积编码。15.3.1编码器采用图4原理图所示的3/4码率的卷积编码器。这是一种“收缩”型卷积编码，用从1/2码率编码器输出比特流中周期性删除1/2码流中特定比特的方法形成。1/2码率生成多项式是八进制133和171故在编码以前，进入1/2码率卷积编码器的数据流已完成差分编码。15.3.2解码器用在恰当的位置补人被删除的比特码到被接收的数据流中去的方法，先恢复1/2码率。补入位置为原在发射端码率为1/2编码后被删除的比特码处，进而完成解码。恢复出的1/2码率编码数据由维特比解码器解码。解码器的特性如下:a.编码增益应与所需的Eb/N。相适应。对于3比特(C8电平)量化形式解码器的输入需要解调器具有相应的接!J。b.具有内部900载波相位模糊度分辨和位同步。c具有串行输出数据流的二进制差分解码。d.建议具备误比特率指示，用于监测载波性能。15.4能量扩散(扰码)在发射地球站采用一种数字扰码器。图5表示了扰码器的等效逻辑图，而图e表示了解扰器的脉冲响应图。FEC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。15.5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。 GB/T11443.5一94BER(优于)E,/N}(dB)飞0”1口;.:10-"8.8E6/No与已调载波功率和进入FEC编码器的复合数据速率有关。15.6ESC和告警报头帧报头帧格式应用于信息速率为2.048和8.448Mbit/s的IDR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15.6.1报头帧结构发送的数据流组成IDR的帧结构同步地加入96kbit/s的报头。所传输的复合数据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10-丫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125ps(2.048Mbit/s信息)中加入12比特而导出，报头比特分配如下:a.4比特用于帧和复帧的定位后向告警和ESC数据，总共32kbit/s;这个速率的数据各自的作用是:20kbit/s用于帧和复帧定位;4kbit/s可用于4个地址的后向告警(每个地址用1kbit);8kbit/s用于ESC数据。b.8比特用于两路32kbit/sESC话音信道共64kbit/so报头结构示于图11(信息速率为2.048Mbit/s)、图12(信息速率为8.448Mbit/s),发射端报头单元使传输的信息流加上ESC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ESC的两个数字化的话音通道或话音带内数据，以及一个8kbit/s的数据信号(如果不用时，则置".l"7oESC设备可在32kHz.8kHz,lkHz频率上分离出接收和发送时钟。1kH:的时钟同步于复帧速率其他输出同步于此1kHz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瞥信号。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11,12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.I--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。16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。所需的缓冲觉取决于时钟源、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，IDR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IDR话音或数据与同步数字地面网络相连时，则需加缓冲。16.1传输时延变化缓冲量与传输时延有关。当使用INTELSAT卫星时，其标称的时延容限见表6，它对应于标称的i}.星位置保持的容限。当选用的卫星〔除INTELSATVt卫星外)允许有3。倾斜时，对应倾斜超过标称范田和最大值的时延参数见表7。这些资料还能与表9联用，用来确定特定链路的缓冲量。 GB/T11443.5一94表6INTELSAT卫星保持标称位置时的时延容限，’INTELSAT卫星vVAvA(IBS)uw最大变化·ms0.60.32最大变化率,ns/s18.01O注:①最大变化:发射加接收的峰峰值。②最大变化率:发射加接收1)时延容限取决于表8所列的轨道偏差。表7当INTELSATV、VA和VA(IBS)卫星倾斜更大时的卫星时延参数，)倾斜，(。)0.51.01.52.02.53.0最大变化，。51.11.82.63.34.工4.8最大变化率,Ils/s406794121148175注①最大变化:发射加接收的峰峰值.②最大变化率:发射加接收。1)东一西漂移将保待在+0.1之内表8INTELSAT卫星VVAVAQBS)切东一西漂移(度)士0.1士0.05南一北漂移(度)士0.1士0.0516.2定时精度双向传输一次群2.048Mbit/s数字信号，定时时钟从下述三种方法之一恢复:么数字网中精度为1X10-"的艳钟源或达到所需精度的参考源(如远程导航-C)ak通过卫星接收远地地球站时钟，但远地地球站时钟必须以a方式恢复定时。c.在两端均无同步数字网，且信道将转换为模拟话音电路时，PCM多路复用设备的内部时钟须有足够的精度(约50X10-6),另外，作为紧急备用，需要使用一个本地时钟(在a和b两种情况时，其长期稳定度至少为1X10-5/月)，以保持在主时钟源失效时，电路能够工作。16.3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图13、图14,图15，表9用来确定每种情况近似的缓冲器容量。图16为不需要缓冲的一个例子。表9多普勒/准同步缓冲需要的最小容量对于各种电路结构缓冲容量,MS卫星轨道倾斜.(0)情况一(图13)I情况二(图14)}情况三(图15){情况四(图16)0.1<标称)一，:不需缓冲 cs/T11443.5一94续表9对于各种电路结构缓冲容量，。5卫星轨道倾斜，〔)情况一(图13)情况二(图14)情况三(图15)情况四(图16)2O6913.213.52.58.516.416.73.09.919.219.5注:①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②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③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.a.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16.2条a的精度为1XI0-"‘时钟，图解见图130滑周间隔至少为70天。b.第二种情况:应用于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14所示。c第二种情况: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15所示。在时钟精度为1x1。一’‘和由表9给出的缓冲器容量的情况下，滑周间隔至少为70天。a，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PCM信道母线,PCM/FDM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16所示16.4缓冲器位置大多数情况下，接收端在一次群比特速率(2.048Mbit/s)上完成缓冲对高次群载波(8.448Mbit/s)在多路复用分接设备后缓冲，原因在于现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1X10-"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。16.5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2.048Mbit/s组成的准同步数字网，滑周是复帧长的整数倍。1了基带特性IDR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DCME(采用LRE/DSI)的PCM编码电话、数字数据，数字图像或这些业务的多路复用。IDR载波可设计为单址(SD)或多址(MD)工作，本标准仅考虑单址工作方式。17-1单址(SD)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。17.2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。17-3话音信道接Q17.3.1PCM编码在64kbit/s信道，模拟话音信道的PCM使用A律编码。PCM复用设备符合GB7611规定1了，3.2回音控制话音电路要求设置回音抵消器。回音抵消器应符合CCITTRecG165o GB/T11443.5一9417.4LRE/DSI接口2.048Mbit/sLRE/DSI设备与IDR信道单元在一次群2.048Mbit/s速率上完成接口LRE/DSI数据流透明地通过IDR设备。18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EIRP,接收载波的Eb/N。和使用伪随机测试码对误比特率的测量。建议IDR设备至少具有在线通信时瓜/N。和BER的性能监测。__舀宝、、丫.八、价、心冷蕊舀二~一一山0。爪IB04Ro.2.Roo.2Ro.:封归一化顿率.Hz图1地球站中频和射频幅度响应:1畜一一-一“6R一一~一-性宜耘朴00.4R一0.2R归一化鞭率。Hz图2地球站中频和射频群时延响应 ca/z11443.5一94单边带相位噪声密度.dRC/F仪ul尺"氮气~~邀尧=名概，}一十一一--一巡粼11101ok1川，kIM离1P,0率.Hz图3连续单边带相位噪声的要求生成多项式二，3a3s(<，n1>/}2n1w1ll4,0罗1"IYil:;码书的收缩编码数据别除比特的程式一110/P王雨砰面犷介一工n一-一一一a卜喊1M41##h-少别除比特的程式一101r.AA-5*a生成多项式一171‘八进制}图4用于维特比解码的卷积编码过程的方框图(3/4码率的FEC)注:①符号④表示一个模2加法器。②在删除比特的程式中，1表示传送，而。表示删除。③移位寄存器最右边的级相当于多项式中最小的有效比特.1汉1 GB/"r11443.5一94聆at。a撅{cya卞带U4司叫厄口10一C?袋云翟..又0州瞬一|州晨-目‘二尸叫川二一忿门州伏川汉汉﹄应一困W一_。。。。。寨荆w忿牟蹼曰XX又。义羚嗜彭七葬乌U州只沐。x足葬口卫应m曰Xc二^:;