基于AOS的空間通信系統(tǒng)跨層資源優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著航天飛機、載人飛船和軌道空間站技術(shù)的發(fā)展，空間通信系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點。為了解決空間任務(wù)中所存在的數(shù)據(jù)處理問題，適應(yīng)新的系統(tǒng)（包括載人空間站、無人空間平臺、自由飛行器等）和新的空間任務(wù)的發(fā)展，空間數(shù)據(jù)咨詢委員會(CCSDS)拓展了原有的常規(guī)建議，提出了擁有靈活多樣的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的高級在軌系統(tǒng)(AOS)建議。
　　本文在分析了CCSDS AOS建議的基礎(chǔ)之上，以研究AOS空間通信系統(tǒng)跨層資源優(yōu)化技術(shù)為主線，分別對該系統(tǒng)應(yīng)用層的

2、遙感圖像傳輸方法、數(shù)據(jù)鏈路層中的虛擬信道復(fù)用算法和跨層資源優(yōu)化技術(shù)進行了研究。
　　首先，在AOS空間通信系統(tǒng)應(yīng)用層中，針對遙感圖像數(shù)據(jù)在星地信道傳輸中產(chǎn)生誤碼擴散的問題，通過對信源編碼和數(shù)據(jù)鏈路層的同步、位流業(yè)務(wù)封裝、最優(yōu)的數(shù)據(jù)塊長度設(shè)計等技術(shù)的研究，提出了基于小波系數(shù)的分層算法和分塊算法遙感圖像傳輸方法，提高了遙感圖像傳輸系統(tǒng)的吞吐量性能和重構(gòu)圖像的質(zhì)量?；谛〔ㄏ禂?shù)的分層算法在滿足一定誤碼率（ber＜10-4）條件下，通過設(shè)

3、計最優(yōu)的數(shù)據(jù)塊長度可以使遙感圖像傳輸系統(tǒng)達(dá)到較高的吞吐量性能，并能提高重構(gòu)圖像的質(zhì)量?；谛〔ㄏ禂?shù)的分塊算法根據(jù)小波系數(shù)的特性和SPIHT編碼的原理對變換后的小波系數(shù)進行合理分塊并分別編碼，同時加入同步碼和序號。在相同信道誤碼率(ber＜10-3)下，該方法比傳統(tǒng)的基于SPIHT算法的圖像傳輸方法具有更高的抗誤碼特性，可以將重構(gòu)圖像的峰值信噪比提高約4dB。
　　其次，在AOS空間通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層中，為了適應(yīng)空間多樣化數(shù)據(jù)的傳輸

4、和提高AOS系統(tǒng)傳輸性能，提出了一種新的基于虛擬信道/幀分離估算的調(diào)度算法。該算法根據(jù)信源的數(shù)據(jù)類型將傳輸時隙分成同步時隙和異步時隙，在同步時隙時采用輪詢算法進行調(diào)度，在異步時隙時則首先分別估算虛擬信道的緊迫度與數(shù)據(jù)幀的緊迫度，再將二者結(jié)合起來構(gòu)造新的虛擬信道傳輸緊迫度函數(shù)，以滿足各信源數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延要求。與動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法相比，提出的算法在各虛擬信道丟幀率和系統(tǒng)信道利用率保持不變的情況下，降低了重要性較高的虛擬信道的平均調(diào)度時延、最

5、大調(diào)度時延和緩存剩余量。
　　最后，將應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層聯(lián)合建立一種QoS保證的跨層資源優(yōu)化模型，并在此模型基礎(chǔ)上提出了一種QoS保證的帶寬自適應(yīng)跨層優(yōu)化算法，解決了應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層之間的信息交互問題，降低了數(shù)據(jù)幀的傳輸總時延，提高了系統(tǒng)的整體性能。針對數(shù)據(jù)鏈路層和物理層之間的傳輸效率和可靠性的問題，提出了一種基于虛擬調(diào)制編碼方式的鏈路自適應(yīng)優(yōu)化方法，該方法以時間歸一化的頻譜效率為準(zhǔn)則，對鏈路自適應(yīng)和混合自動重傳