深空通信信道建模與聯(lián)合調(diào)制編碼技術.pdf

1、深空探測具有十分重要的科學和經(jīng)濟意義,只有保證深空通信系統(tǒng)的正常運行才可能使深空探測任務獲得成功。然而,深空通信的傳輸距離極大,導致了接收端信噪比極低以及傳輸時延的大大增加。同時,深空通信采用高頻段,使得電磁波對天氣因素異常敏感,進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延使得反饋重傳的效率很低。綜上所述,深空通信獨有的傳輸特性對深空信道建模、長距離傳輸協(xié)議以及調(diào)制編碼技術提出了新的挑戰(zhàn)。
　

2、　本文針對深空Ka波段的降雨問題以及降雨對傳輸層文件傳輸造成的影響,提出了一個 Ka波段鏈路下的傳輸層信道模型,該模型針對 Ka波段對天氣的敏感性,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噪聲溫度。信道模型基于四個狀態(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,對天氣狀態(tài)進行劃分,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)建立的兩個狀態(tài)的信道模型相比,建立的四個狀態(tài)的信道模型能更細致的描述信道的動態(tài)變化過程,同時能有效的分析CFDP協(xié)議中不同類型的數(shù)據(jù)包出錯的概率,對分析深空傳輸層協(xié)議的性能評估及優(yōu)化而言有著至關重要作用。深空鏈路的傳輸距離遠、傳播時延大、信噪比

4、極低,造成接收端信號難于捕獲,即使在達到同步之后,殘余的相偏和頻偏也會對接收端的譯碼系統(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)合設計系統(tǒng),通過在迭代環(huán)路中嵌入補償算法,利用逐次迭代有效地抵抗殘余頻偏和相偏對系統(tǒng)造成的影響。設計的基于最大似然估計準則的補償算法被嵌入到系統(tǒng)的迭代解調(diào)中,該補償方案利用了基于最大后驗概率的軟輸入軟輸出來恢復原始的碼字。特別的,為了減小頻偏在譯碼過程中對碼字的影響,通過改變發(fā)送碼字序列的順