ISO 22641:2012 宇宙データおよび情報転送システム— TM(テレメトリ)同期およびチャネルコーディング | ページ 5

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

1 はじめに

1.1 目的

この推奨規格の目的は、TM スペース データ リンク プロトコル (参考文献 [1]) または AOS スペース データ リンク プロトコル (参考文献 [2]) で使用される同期およびチャネル コーディング スキームを指定することです。これらのスキームは、宇宙ミッションによって宇宙から地上へ、または宇宙から宇宙への通信リンク上で使用されます。

1.2 範囲

この推奨規格では、次の観点から同期およびチャネル コーディング スキームを定義しています。

  • a)この仕様のユーザーに提供されるサービス。
  • b)データ形式。他の
  • c)データ形式を生成および処理するために実行される手順。

以下については指定されていません。

  • a)個々の実装または製品。
  • b)手順を実行するために必要な方法または技術。また
  • c)システムの構成と制御に必要な管理活動。

1.3 適用性

この推奨標準は、機関標準の作成と、相互サポート状況における CCSDS 機関間の宇宙リンクを介した将来のデータ通信に適用されます。この推奨標準には、機関間の相互サポートのためのデータ形式と手順の包括的な仕様が含まれています。これは、既存または将来のミッションに実装される可能性のある実際のシステムの仕様や設計ではありません。

この文書で指定されている推奨標準は、各 CCSDS 機関の通常の標準プログラムを通じて呼び出されるものであり、この推奨標準で説明されている機能に基づく相互サポートが期待されるミッションに適用されます。この推奨標準のセクションに必須の機能が明確に示されている場合、この文書が相互サポートの基礎として使用される場合、それらの機能を実装する必要があります。オプションが許可または暗示されている場合、これらのオプションの実施は、関係機関間の特定の二国間相互支援協定の対象となります。

1.4 合理的

CCSDS は、提案された変更または改善の将来の評価で以前の決定が失われないように、選択された推奨事項の基礎となる理論的根拠を文書化することが重要であると考えています。

1.5 文書の構造

この文書は、番号が付けられた 11 のセクションと 7 つの付録に分かれています。

  • a)セクション 1 では、この推奨規格の目的、範囲、適用可能性、理論的根拠を示し、文書全体で使用される規約、定義、参照先をリストします。
  • b)セクション 2 では、同期とチャネルコーディングの概要を説明します。
  • c)セクション 3 は畳み込み符号化を指定します。
  • d)セクション 4 では、リードソロモン符号化を指定します。
  • e)セクション 5 連結コーディング。
  • f)セクション 6 ではターボコーディングを指定します。
  • g)セクション 7 は、低密度パリティ チェック コーディングを指定します。
  • h)セクション 8 はフレーム同期方式を指定します。
  • i)セクション 9 は擬似ランダマイザーを指定します。
  • j)セクション 10 では、転送フレームの許容長を指定します。
  • k)セクション 11 には、同期とチャネルコーディングに関連する管理パラメータがリストされています。
  • l)付属書 A は、ユーザーに提供されるサービスを定義します。
  • m)付録 B では、TM チャネル符号化に関連するセキュリティ問題について説明します。
  • n)付録 C は、レート 223/255LDPC コーディング (7.3) に適用可能な生成行列循環テーブルを提供します。
  • o)付録 D には、この文書内で使用される頭字語と用語がリストされています。
  • p)付録 E には、有益な参考文献のリストが記載されています。
  • q)付録 F は、Berlekamp (二重基準) と従来の表現の間の変換に関する情報を提供します。
  • r)付録 G は、リードソロモン係数に関する情報を提供します。
  • s)付録 H には、関連する以前に発行された CCSDS 推奨規格 (参考文献[E2]および [E3]) からの変更点がリストされています。

1.6 規約と定義

1.6.1 定義

1.6.1.1 Open System Interconnection (OSI) 基本参照モデルからの定義

この推奨規格では、参考文献 [3] で定義されている多数の用語が使用されています。この推奨規格におけるこれらの用語の使用は、一般的な意味で理解されるものとします。つまり、これらの用語は、実際のシステム間の情報交換を提供するさまざまなテクノロジのいずれにも一般的に適用できるという意味です。これらの用語は次のとおりです。

  • a)データリンク層。
  • b)物理層。
  • c)サービス。
  • d)サービスデータユニット。
1.6.1.2 OSI サービス定義規則による定義

この推奨規格では、参考文献 [4] で定義されている多くの用語が使用されています。この推奨規格におけるこれらの用語の使用は、一般的な意味で理解されるものとします。つまり、これらの用語は、実際のシステム間の情報交換を提供するさまざまなテクノロジのいずれにも一般的に適用できるという意味です。これらの用語は次のとおりです。

  • a)表示。
  • b)原始的。
  • c)リクエスト。
  • d)サービスプロバイダー。
  • e)サービス利用者。
1.6.1.3 この推奨規格で使用される用語の定義

この推奨規格の目的のために、次の定義が適用されます。特定の項目に関連する他の多くの用語は、適切なセクションで定義されています。

ミッションフェーズ: 指定された通信特性が固定されるミッション期間。 2 つの連続するミッション フェーズ間の移行により、通信サービスが中断される可能性があります。

物理チャネル: 空間リンクを介して単一方向に転送されるビットのストリーム。

スペースリンク: 宇宙船とそれに関連する地上システムの間、または 2 つの宇宙船間の通信リンク。スペース リンクは、一方向または両方向の 1 つ以上の物理チャネルで構成されます。

1.6.2 命名法

この推奨規格の規範仕様には、次の規則が適用されます。

  • a) 「しなければならない」および「しなければならない」という言葉は、拘束力のある検証可能な仕様を暗示します。
  • b) 「すべき」という言葉は、オプションであるが望ましい仕様を意味します。
  • c) 「かもしれない」という言葉はオプションの仕様を暗示します。
  • d) 「である」、「ある」、「する」という言葉は事実の記述を暗示します。

注 –これらの規則は、本質的に明らかに情報を提供するテキスト内の語句に対する制約を意味するものではありません。

1.6.3 規約

この文書では、 N ビット フィールドの各ビットを識別するために次の規則が使用されます。送信されるフィールドの最初のビット (つまり、図を描くときに最も左に揃えられるビット) は「ビット 0」として定義され、次のビットは「ビット 1」として定義され、以下同様に「ビットN まで続きます。 -1'。フィールドがバイナリ値 (カウンタなど) を表すために使用される場合、最上位ビット (MSB) はフィールドの最初に送信されるビット、つまり「ビット 0」になります (図 1-1 を参照)

図 1-1 —ビット番号付け規則

図_1-1

標準的なデータ通信慣行に従って、データ フィールドは多くの場合、上記の規則に準拠した 8 ビットの「ワード」にグループ化されます。この推奨規格全体を通じて、このような 8 ビット ワードを「オクテット」と呼びます。

データ構造内のオクテットの番号は「0」から始まります。

1.7 特許技術

CCSDS は、この文書への準拠には、ターボ コーディング (セクション 6) および低密度パリティ チェック コーディング (セクション 7) に関する特許の使用が含まれる可能性があると主張されているという事実に注意を促しています。

CCSDS は、これらの特許権の証拠、有効性、および範囲に関していかなる立場もとりません。

これらの特許権の所有者は、世界中の出願人と合理的かつ非差別的な契約条件の下でライセンス交渉を行う用意があることを CCSDS に保証しました。この点に関して、これらの特許権者の声明は CCSDS に登録されています。情報は、i ページに示されているアドレスの CCSDS 事務局から入手できます。これらの特許権の所有者の連絡先情報は、付録 B に記載されています。

本書の要素の一部は、上記以外の特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 CCSDS は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。

1.8 参考資料

以下の文書には、本文中で参照することにより、この推奨規格の規定を構成する規定が含まれています。発行時点では、示されているエディションは有効です。すべての文書は改訂される可能性があるため、この推奨規格のユーザーは、以下に示す文書の最新版を適用する可能性を調査することをお勧めします。 CCSDS 事務局は、現在有効な CCSDS 推奨規格の登録簿を維持しています。

  • TM スペース データ リンク プロトコル。宇宙データ システム標準の推奨事項、CCSDS 132.0-B-青い本。第 1 号。ワシントン DC: CCSDS, 2003 年 9 月。
  • AOS スペース データ リンク プロトコル。宇宙データ システム標準の推奨事項、CCSDS 732.0-B-青い本。第 2 号。ワシントン DC: CCSDS, 2006 年 7 月。
  • 情報技術 - オープン システム相互接続 - 基本参照モデル: 基本モデル。国際規格、ISO/IEC 7498-第 2 版、ジュネーブ: ISO, 1994 年。
  • 情報技術 - オープン システム相互接続 - 基本参照モデル - OSI サービスの定義に関する規約。国際規格、ISO/IEC 10731:199ジュネーブ: ISO, 1994 年。
  • 無線周波数と変調システム - Part 1: 地球局と宇宙船。宇宙データ システム標準の推奨事項、CCSDS 401.0-青い本。ワシントン DC: CCSDS, 2003 年 3 月。

注 —有益な参考文献は付録 E にリストされています。

付録 E

(参考)

有益な参考文献

E1宇宙データシステム諮問委員会の手順マニュアル。 CCSDS A00.0-Y-イエローブック。第 9 号。ワシントン DC: CCSDS, 2003 年 11 月。
E2テレメトリ チャネルのコーディング。宇宙データ システム標準の推奨事項、CCSDS 101.0-B-6-歴史的な推奨事項。第6号-p.ワシントン DC: CCSDS, (2002 年 10 月) 2005 年 8 月。
E3高度な軌道システム、ネットワーク、データリンク: アーキテクチャ仕様。宇宙データ システム標準の推奨事項、CCSDS 701.0-B-3-歴史的な推奨事項。発行 3-p.ワシントン DC: CCSDS, (2001 年 6 月)、2005 年 8 月。
E4M.パールマンとJ.リー。リードソロモンエンコーダ - 従来型とバーレカンプのアーキテクチャ。 JPL出版物82-7カリフォルニア州パサデナ: NASA ジェット推進研究所、1982 年 12 月。
E5TM 同期とチャネル コーディングのミッション プロファイル。宇宙データ システム実践に関する推奨案、CCSDS 131.4-W-ホワイトブック。問題 ワシントン DC: CCSDS, 提案。

注 —規範的な参照は 1.7 にリストされています。

1 INTRODUCTION

1.1 PURPOSE

The purpose of this Recommended Standard is to specify synchronization and channel coding schemes used with the TM Space Data Link Protocol (reference [1]) or the AOS Space Data Link Protocol (reference [2]). These schemes are to be used over space-to-ground or space-to-space communications links by space missions.

1.2 SCOPE

This Recommended Standard defines synchronization and channel coding schemes in terms of:

  • a) the services provided to the users of this specification;
  • b) data formats; and
  • c) the procedures performed to generate and process the data formats.

It does not specify:

  • a) individual implementations or products;
  • b) the methods or technologies required to perform the procedures; or
  • c) the management activities required to configure and control the system.

1.3 APPLICABILITY

This Recommended Standard applies to the creation of Agency standards and to the future data communications over space links between CCSDS Agencies in cross-support situations. This Recommended Standard includes comprehensive specification of the data formats and procedures for inter-Agency cross support. It is neither a specification of, nor a design for, real systems that may be implemented for existing or future missions.

The Recommended Standard specified in this document is to be invoked through the normal standards programs of each CCSDS Agency, and is applicable to those missions for which cross support based on capabilities described in this Recommended Standard is anticipated. Where mandatory capabilities are clearly indicated in sections of this Recommended Standard, they must be implemented when this document is used as a basis for cross support. Where options are allowed or implied, implementation of these options is subject to specific bilateral cross support agreements between the Agencies involved.

1.4 RATIONALE

The CCSDS believes it is important to document the rationale underlying the recommendations chosen, so that future evaluations of proposed changes or improvements will not lose sight of previous decisions.

1.5 DOCUMENT STRUCTURE

This document is divided into eleven numbered sections and seven annexes:

  • a) section 1 presents the purpose, scope, applicability and rationale of this Recommended Standard and lists the conventions, definitions, and references used throughout the document;
  • b) section 2 provides an overview of synchronization and channel coding;
  • c) section 3 specifies convolutional coding;
  • d) section 4 specifies Reed-Solomon coding;
  • e) section 5 concatenated coding;
  • f) section 6 specifies Turbo coding;
  • g) section 7 specifies low-density parity-check coding;
  • h) section 8 specifies the frame synchronization scheme;
  • i) section 9 specifies the Pseudo-Randomizer;
  • j) section 10 specifies the allowed lengths of Transfer Frames;
  • k) section 11 lists the managed parameters associated with synchronization and channel coding;
  • l) annex A defines the service provided to the users;
  • m) annex B discusses security issues related to TM Channel Coding;
  • n) annex C provides the generator matrix circulant table applicable to rate-223/255 LDPC coding (7.3);
  • o) annex D lists acronyms and terms used within this document;
  • p) annex E provides a list of informative references;
  • q) annex F provides information on transformation between the Berlekamp (dual basis) and Conventional representations;
  • r) annex G provides information on Reed-Solomon coefficients;
  • s) annex H lists the changes from relevant previously published CCSDS Recommended Standards (references [E2] and [E3]).

1.6 CONVENTIONS AND DEFINITIONS

1.6.1 DEFINITIONS

1.6.1.1 Definitions from the Open System Interconnection (OSI) Basic Reference Model

This Recommended Standard makes use of a number of terms defined in reference [3]. The use of those terms in this Recommended Standard shall be understood in a generic sense; i.e., in the sense that those terms are generally applicable to any of a variety of technologies that provide for the exchange of information between real systems. Those terms are:

  • a) Data Link Layer;
  • b) Physical Layer;
  • c) service;
  • d) service data unit.
1.6.1.2 Definitions from OSI Service Definition Conventions

This Recommended Standard makes use of a number of terms defined in reference [4]. The use of those terms in this Recommended Standard shall be understood in a generic sense; i.e., in the sense that those terms are generally applicable to any of a variety of technologies that provide for the exchange of information between real systems. Those terms are:

  • a) indication;
  • b) primitive;
  • c) request;
  • d) service provider;
  • e) service user.
1.6.1.3 Definition of Terms Used in This Recommended Standard

For the purposes of this Recommended Standard, the following definitions apply. Many other terms that pertain to specific items are defined in the appropriate sections.

Mission Phase: a period of a mission during which specified communications characteristics are fixed. The transition between two consecutive mission phases may cause an interruption of the communications services.

Physical Channel: a stream of bits transferred over a space link in a single direction.

space link: a communications link between a spacecraft and its associated ground system or between two spacecraft. A space link consists of one or more Physical Channels in one or both directions.

1.6.2 NOMENCLATURE

The following conventions apply for the normative specifications in this Recommended Standard:

  • a) the words 'shall' and 'must' imply a binding and verifiable specification;
  • b) the word 'should' implies an optional, but desirable, specification;
  • c) the word 'may' implies an optional specification;
  • d) the words 'is', 'are', and 'will' imply statements of fact.

NOTE — These conventions do not imply constraints on diction in text that is clearly informative in nature.

1.6.3 CONVENTIONS

In this document, the following convention is used to identify each bit in an N-bit field. The first bit in the field to be transmitted (i.e., the most left justified when drawing a figure) is defined to be 'Bit 0', the following bit is defined to be 'Bit 1', and so on up to 'Bit N-1'. When the field is used to express a binary value (such as a counter), the Most Significant Bit (MSB) shall be the first transmitted bit of the field, i.e., 'Bit 0' (see figure 1-1).

Figure 1-1 — Bit Numbering Convention

Figure_1-1

In accordance with standard data-communications practice, data fields are often grouped into 8-bit 'words' which conform to the above convention. Throughout this Recommended Standard, such an 8-bit word is called an 'octet'.

The numbering for octets within a data structure starts with '0'.

1.7 PATENTED TECHNOLOGIES

The CCSDS draws attention to the fact that it is claimed that compliance with this document may involve the use of patents concerning Turbo Coding (section 6) and Low-Density Parity-Check Coding (section 7).

The CCSDS takes no position concerning the evidence, validity, and scope of these patent rights.

The holders of these patent rights have assured the CCSDS that they are willing to negotiate licenses under reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect, the statements of the holders of these patent rights are registered with CCSDS. Information can be obtained from the CCSDS Secretariat at the address indicated on page i. Contact information for the holders of these patent rights is provided in annex B.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights other than those identified above. The CCSDS shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

1.8 REFERENCES

The following documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this Recommended Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All documents are subject to revision, and users of this Recommended Standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the documents indicated below. The CCSDS Secretariat maintains a register of currently valid CCSDS Recommended Standards.

  • TM Space Data Link Protocol. Recommendation for Space Data Systems Standards, CCSDS 132.0-B-1. Blue Book. Issue 1. Washington, D.C.: CCSDS, September 2003.
  • AOS Space Data Link Protocol. Recommendation for Space Data System Standards, CCSDS 732.0-B-2. Blue Book. Issue 2. Washington, D.C.: CCSDS, July 2006.
  • Information Technology—Open Systems Interconnection—Basic Reference Model: The Basic Model. International Standard, ISO/IEC 7498-1. 2nd ed. Geneva: ISO, 1994.
  • Information Technology—Open Systems Interconnection—Basic Reference Model—Conventions for the definition of OSI services. International Standard, ISO/IEC 10731:1994. Geneva: ISO, 1994.
  • Radio Frequency and Modulation Systems—Part 1: Earth Stations and Spacecraft. Recommendation for Space Data Systems Standards, CCSDS 401.0-B. Blue Book. Washington, D.C.: CCSDS, March 2003.

NOTE — Informative references are listed in annex E.

ANNEX E

(INFORMATIVE)

INFORMATIVE REFERENCES

E1Procedures Manual for the Consultative Committee for Space Data Systems. CCSDS A00.0-Y-9. Yellow Book. Issue 9. Washington, D.C.: CCSDS, November 2003.
E2Telemetry Channel Coding. Recommendation for Space Data System Standards, CCSDS 101.0-B-6-S. Historical Recommendation. Issue 6-S. Washington, D.C.: CCSDS, (October 2002) August 2005.
E3Advanced Orbiting Systems, Networks and Data Links: Architectural Specification. Recommendation for Space Data System Standards, CCSDS 701.0-B-3-S. Historical Recommendation. Issue 3-S. Washington, D.C.: CCSDS, (June 2001) August 2005.
E4M. Perlman and J. Lee. Reed-Solomon Encoders—Conventional vs. Berlekamp's Architecture. JPL Publication 82-71. Pasadena, California: NASA-Jet Propulsion Laboratory, December 1982.
E5Mission Profiles for TM Synchronization and Channel Coding. Proposed Recommendation for Space Data System Practices, CCSDS 131.4-W-0. White Book. Issue 0. Washington, D.C.: CCSDS, Proposed.

NOTE — Normative references are listed in 1.7.