深空通信信道建模與聯(lián)合調(diào)制編碼技術(shù).pdf

1、深空探測(cè)具有十分重要的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)意義,只有保證深空通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行才可能使深空探測(cè)任務(wù)獲得成功。然而,深空通信的傳輸距離極大,導(dǎo)致了接收端信噪比極低以及傳輸時(shí)延的大大增加。同時(shí),深空通信采用高頻段,使得電磁波對(duì)天氣因素異常敏感,進(jìn)一步降低了接收端信噪比,造成很高的誤碼率,使得丟包率很大,而且巨大的通信傳播時(shí)延使得反饋重傳的效率很低。綜上所述,深空通信獨(dú)有的傳輸特性對(duì)深空信道建模、長距離傳輸協(xié)議以及調(diào)制編碼技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。
　

2、　本文針對(duì)深空Ka波段的降雨問題以及降雨對(duì)傳輸層文件傳輸造成的影響,提出了一個(gè) Ka波段鏈路下的傳輸層信道模型,該模型針對(duì) Ka波段對(duì)天氣的敏感性,并結(jié)合了近地空間的降雨衰減特性和地球大氣層的等價(jià)噪聲溫度。信道模型基于四個(gè)狀態(tài)的馬爾科夫鏈,考慮了CFDP(CCSDS File Delivery Protocol)文件傳輸協(xié)議中不同類型數(shù)據(jù)包的特性,對(duì)天氣狀態(tài)進(jìn)行劃分,并給出了天氣狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的分析結(jié)果。論文以中國的廣州地區(qū)(典型的亞熱帶

3、氣候)為例,通過使用國際上普遍采用的ITU-R降雨衰減模型求出了降雨衰減的概率分布函數(shù),并且結(jié)合降雨的分布函數(shù)與天氣狀態(tài)的劃分準(zhǔn)則求出了狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移矩陣來描述信道的變化過程。仿真結(jié)果表明,與已經(jīng)建立的兩個(gè)狀態(tài)的信道模型相比,建立的四個(gè)狀態(tài)的信道模型能更細(xì)致的描述信道的動(dòng)態(tài)變化過程,同時(shí)能有效的分析CFDP協(xié)議中不同類型的數(shù)據(jù)包出錯(cuò)的概率,對(duì)分析深空傳輸層協(xié)議的性能評(píng)估及優(yōu)化而言有著至關(guān)重要作用。深空鏈路的傳輸距離遠(yuǎn)、傳播時(shí)延大、信噪比

4、極低,造成接收端信號(hào)難于捕獲,即使在達(dá)到同步之后,殘余的相偏和頻偏也會(huì)對(duì)接收端的譯碼系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。本文提出了一種FQPSK調(diào)制與LDPC編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)系統(tǒng),通過在迭代環(huán)路中嵌入補(bǔ)償算法,利用逐次迭代有效地抵抗殘余頻偏和相偏對(duì)系統(tǒng)造成的影響。設(shè)計(jì)的基于最大似然估計(jì)準(zhǔn)則的補(bǔ)償算法被嵌入到系統(tǒng)的迭代解調(diào)中,該補(bǔ)償方案利用了基于最大后驗(yàn)概率的軟輸入軟輸出來恢復(fù)原始的碼字。特別的,為了減小頻偏在譯碼過程中對(duì)碼字的影響,通過改變發(fā)送碼字序列的順