This paper presents a software turbo decoder on graphics processing units(GPU).Unlike previous works,the proposed decoding architecture for turbo codes mainly focuses on the Consultative Committee for Space Data Syste...This paper presents a software turbo decoder on graphics processing units(GPU).Unlike previous works,the proposed decoding architecture for turbo codes mainly focuses on the Consultative Committee for Space Data Systems(CCSDS)standard.However,the information frame lengths of the CCSDS turbo codes are not suitable for flexible sub-frame parallelism design.To mitigate this issue,we propose a padding method that inserts several bits before the information frame header.To obtain low-latency performance and high resource utilization,two-level intra-frame parallelisms and an efficient data structure are considered.The presented Max-Log-Map decoder can be adopted to decode the Long Term Evolution(LTE)turbo codes with only small modifications.The proposed CCSDS turbo decoder at 10 iterations on NVIDIA RTX3070 achieves about 150 Mbps and 50Mbps throughputs for the code rates 1/6 and 1/2,respectively.展开更多
随着空间探测任务、区域与国际合作及商业航天快速发展,天体一体化信息网络体系的构建以及资源设备的互联互操作,迫切需要借鉴和实现空间信息交互服务管理应用的标准。国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Dat...随着空间探测任务、区域与国际合作及商业航天快速发展,天体一体化信息网络体系的构建以及资源设备的互联互操作,迫切需要借鉴和实现空间信息交互服务管理应用的标准。国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)交互支持业务领域工作组(Cross Support Services,CSS)致力于提升不同机构之间的互操作性,涉及空间通信交互支持服务管理工作包括构建体系化框架和规范协议族,用于机构与设备之间的信息服务请求交互。其中,服务管理使用请求格式(Service Management Utilization Request Format,SMURF)标准为体系中各服务请求提供了复用机制,其标准编号为902.9,该标准目前已经通过了白皮书(White Book)阶段和红皮书(Red Book)阶段。文章在分析SMURF标准框架体系、标准构成和版本对比的基础上设计了SMURF API,并将该标准应用于爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)卫星任务的在轨测试与运行中,以规范化国际数传站设备资源请求报文和响应报文。展开更多
随着北斗系统全面建成,北斗短报文在我国卫星测控领域的应用逐渐展开。为了充分利用北斗短报文双向通信功能、保密性好、全球覆盖等特性,参考国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)的可扩...随着北斗系统全面建成,北斗短报文在我国卫星测控领域的应用逐渐展开。为了充分利用北斗短报文双向通信功能、保密性好、全球覆盖等特性,参考国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,提出了融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统设计方法。首先,分析了CCSSDS XTCE和北斗短报文的应用现状;其次,考虑到北斗短报文的容量限制,设计优化了卫星遥测遥控数据传输格式和内容;再次,针对北斗短报文传输特性,探讨了加密通信方法;最后,为保证遥测遥控数据传输的正确性与可靠性,设计了数据连续识别和丢包补发方法。结果表明,融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统,可以为提高卫星的设计与科学使用提供参考。展开更多
天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适...天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。展开更多
针对实际工程应用中的里德-所罗门(Reed-Solomon,RS)编码识别问题,根据国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)标准,提出了基于软信息的低复杂度缩短交织RS编码识别算法。利用码字同步算法...针对实际工程应用中的里德-所罗门(Reed-Solomon,RS)编码识别问题,根据国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)标准,提出了基于软信息的低复杂度缩短交织RS编码识别算法。利用码字同步算法对码字起点和缩短长度进行识别,利用接收到的RS码字计算基于校正子后验概率对数似然比平均值的编码识别特征,对码字的交织深度进行识别;进而利用识别所得的RS码交织深度和缩短长度对接收码字进行解交织和码字填充,识别RS码生成多项式。仿真结果表明,所提算法在信噪比为6.1 dB时正确识别概率即可大于90%,相较传统硬判决识别算法和基于伽罗华域快速傅里叶变换(Galois Field Fourier Transform,GFFT)的谱累积量算法均有显著的性能提升。展开更多
基金supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities(FRF-TP20-062A1)Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2021A1515110070)。
文摘This paper presents a software turbo decoder on graphics processing units(GPU).Unlike previous works,the proposed decoding architecture for turbo codes mainly focuses on the Consultative Committee for Space Data Systems(CCSDS)standard.However,the information frame lengths of the CCSDS turbo codes are not suitable for flexible sub-frame parallelism design.To mitigate this issue,we propose a padding method that inserts several bits before the information frame header.To obtain low-latency performance and high resource utilization,two-level intra-frame parallelisms and an efficient data structure are considered.The presented Max-Log-Map decoder can be adopted to decode the Long Term Evolution(LTE)turbo codes with only small modifications.The proposed CCSDS turbo decoder at 10 iterations on NVIDIA RTX3070 achieves about 150 Mbps and 50Mbps throughputs for the code rates 1/6 and 1/2,respectively.
文摘随着空间探测任务、区域与国际合作及商业航天快速发展,天体一体化信息网络体系的构建以及资源设备的互联互操作,迫切需要借鉴和实现空间信息交互服务管理应用的标准。国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)交互支持业务领域工作组(Cross Support Services,CSS)致力于提升不同机构之间的互操作性,涉及空间通信交互支持服务管理工作包括构建体系化框架和规范协议族,用于机构与设备之间的信息服务请求交互。其中,服务管理使用请求格式(Service Management Utilization Request Format,SMURF)标准为体系中各服务请求提供了复用机制,其标准编号为902.9,该标准目前已经通过了白皮书(White Book)阶段和红皮书(Red Book)阶段。文章在分析SMURF标准框架体系、标准构成和版本对比的基础上设计了SMURF API,并将该标准应用于爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)卫星任务的在轨测试与运行中,以规范化国际数传站设备资源请求报文和响应报文。
文摘随着北斗系统全面建成,北斗短报文在我国卫星测控领域的应用逐渐展开。为了充分利用北斗短报文双向通信功能、保密性好、全球覆盖等特性,参考国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,提出了融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统设计方法。首先,分析了CCSSDS XTCE和北斗短报文的应用现状;其次,考虑到北斗短报文的容量限制,设计优化了卫星遥测遥控数据传输格式和内容;再次,针对北斗短报文传输特性,探讨了加密通信方法;最后,为保证遥测遥控数据传输的正确性与可靠性,设计了数据连续识别和丢包补发方法。结果表明,融合北斗短报文与CCSDS标准的卫星遥测遥控数据系统,可以为提高卫星的设计与科学使用提供参考。
文摘天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。
文摘针对实际工程应用中的里德-所罗门(Reed-Solomon,RS)编码识别问题,根据国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)标准,提出了基于软信息的低复杂度缩短交织RS编码识别算法。利用码字同步算法对码字起点和缩短长度进行识别,利用接收到的RS码字计算基于校正子后验概率对数似然比平均值的编码识别特征,对码字的交织深度进行识别;进而利用识别所得的RS码交织深度和缩短长度对接收码字进行解交织和码字填充,识别RS码生成多项式。仿真结果表明,所提算法在信噪比为6.1 dB时正确识别概率即可大于90%,相较传统硬判决识别算法和基于伽罗华域快速傅里叶变换(Galois Field Fourier Transform,GFFT)的谱累积量算法均有显著的性能提升。
