深空Ka頻段自適應噴泉碼技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、深空通信極遠的通信距離導致傳輸信號同時面臨巨大衰減和傳播時延,即使采用逼近香農(nóng)極限的信道編碼也無法保證信息的可靠傳輸,而傳統(tǒng)的ARQ反饋重傳在數(shù)十分鐘數(shù)量級的傳播時延限制下,效率很低。同時,未來深空通信將采用Ka頻段進行深空探測任務,但Ka頻段鏈路受地面站區(qū)域天氣的影響較大,容易產(chǎn)生中斷,進一步影響信息的傳輸效率。因此,本論文針對深空通信的特殊鏈路環(huán)境,重點研究并設計一種具有自適應信道變化的前向糾刪編碼技術(shù),以使得傳輸層的文件傳輸具有自

2、適應信道變化的分組糾刪能力,有效的提高地面站對空間數(shù)據(jù)的恢復能力。論文的主要研究工作分為以下三個方面:
  首先,將 Ka頻段鏈路的噪聲溫度對鏈路狀態(tài)的影響建模為兩狀態(tài)馬爾科夫鏈的 Gilbert-Elliot信道并以此設計信道的預測算法。理論分析表明,隨著預測步長的增加,信道狀態(tài)的預測準確性會逐漸下降?;诖?提出一種結(jié)合異步 CFDP協(xié)議的傳輸模式,通過異步反饋前一天氣狀態(tài)信息以輔助減小預測模型的步長,最后結(jié)合 Gilbert

3、-Elliot信道模型和異步CFDP傳輸模式設計了一種低誤差的天氣狀態(tài)預測模型,為設計自適應編碼傳輸方案提供相關的參數(shù)。
  其次,針對給定噪聲閾值下,天氣狀態(tài)轉(zhuǎn)換對下行鏈路丟包率的跳變影響,設計了一種基于天氣狀態(tài)轉(zhuǎn)換的RS碼與弱魯棒孤波分布LT碼的級聯(lián)分組糾刪編碼技術(shù)。通過預測模型提供的信道參數(shù),自適應地調(diào)整級聯(lián)碼的碼率,以保證 Ka頻段的數(shù)據(jù)鏈路的連續(xù)通信能力以及有效吞吐量。仿真驗證了級聯(lián)編碼方案可實現(xiàn) Ka頻段下行鏈路的數(shù)據(jù)

4、分組前向糾刪保護,提高接收端的譯碼性能,增大系統(tǒng)吞吐量,提高文件傳輸效率。
  最后,本文研究了新興的系統(tǒng)噴泉碼的編碼方式,以降低在深空通信硬件受限條件下的編譯碼復雜度。參考現(xiàn)有的級聯(lián)交織系統(tǒng)編碼方案,通過對輸出節(jié)點度分布的深入研究設計一種疊加的擬合方法,獲得了一種適用于深空通信環(huán)境的系統(tǒng)噴泉碼度分布函數(shù)——疊加度分布(Superposed Degree Distribution—SPDD)。SPDD度分布應用在系統(tǒng)噴泉編碼過程中

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