面向深空通信的LTP多会话数据聚合策略

针对LTP单会话传输中信道利用率不足的问题,本文基于多会话传输机制及数据聚合方法,提出了一种面向未来深空通信的LTP多会话数据聚合策略。结合深空信道非对称的特点,从避免上行信道拥塞的角度,对多会话聚合过程进行了简要的数学分析,得到了Bundle聚合数下界。在地月、地火场景中仿真分析了Bundle聚合的影响因素及聚合机理。结果表明聚合策略能有效提高深空信道利用率,非常适用于上下行速率比偏低、Bundle长度较小的深空通信场景。     

深空DTN网络中LTP协议的额外传输开销优化

针对深空延迟/中断容忍网络(DTN)能量资源有限,而利克里德传输协议(LTP)段大小对额外传输开销影响明显,需要确定最优的LTP段大小的问题,文章分析了深空DTN网络的数据传输过程,利用深空DTN网络中额外传输开销的数学理论模型,通过求导的方法计算出了LTP段大小的最优值,并得到了最优化问题的解析解。数值仿真结果表明:通过解析解表达式得到的LTP段大小的最优值与该最优化问题的数值解重合,在深空通信时采用此方法,可快速精准地选择LTP段大小,也可大幅减小额外传输开销。     

CFDP协议中延迟NAK模式的一种改进建议

本文基于CFDP协议中的延迟NAK型可靠传输模式,提出了一种改进建议,并对其进行了数学建模分析。在文件传输时间与吞吐量之间做了一个合理的折衷,建议把整个文件传输分为初次发送与重传两阶段,采用仅对丢失的PDUs连续重传2次的策略,推算了双重传延迟NAK型模式下的平均文件传输时间。通过随机仿真验证了该建议的正确性,仿真结果表明该建议非常适合长距离、高丢包率及链路连接时间短的场景。     

面向深空通信的DTN网络跨层包大小的优化设计

基于延迟/中断容忍网络中束协议/利克里德传输协议(LTP)栈,提出一种用于深空通信的跨层包大小的优化方案。该方案可以根据信道误比特率、文件大小、信道传播时延和链路数据速率等条件得到最优的束大小、LTP块大小和LTP段大小,最小化深空通信中的文件传递时延。文中针对跨层包大小对文件传递时延的影响进行了分析,并且给出了跨层包大小的优化方案。同时,仿真并分析了信道误比特率、文件大小、信道传播时延和数据速率对最优的LTP段大小的影响以及跨层包大小优化方案所带来的性能增益。理论分析和仿真结果表明,在深空通信环境中,该优化方案可以根据特定的空间任务和环境特性优化跨层包大小,相比于未优化跨层包大小的方案,有效地提高了网络的吞吐量。     

CFDP中延迟NAK双重传方案的验证与分析

基于CFDP协议中的延迟NAK型可靠传输模式,提出了一种改进方案,并对其进行了数学建模分析.在文件传输时间与吞吐量之间做了一个合理的折衷,方案把整个文件传输分为初次发送与重传两个阶段,通过仿真验证了该方案的性能,确定了仅对丢失或错误的PDUs连续重传两次的策略,推算了双重传延迟NAK型模式下的平均文件传输时间,并与传统的延迟型NAK做了比较.仿真结果表明该方案在文件传输时间方面优于传统延迟型NAK模式,非常适合连接时间短、长传播时延及丢包率高的场景.     

卫星通信中基于网络编码改进的广播重传策略

针对传统卫星广播重传策略、链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略和最大团策略的问题,提出了一种改进的基于网络编码的广播重传策略。理论分析及模拟测试结果证明了改进的基于网络编码的广播重传策略较好地解决了传统卫星广播重传策略信道占用率较高、重传次数较多的问题,链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略不能达到重传性能最优的问题,保证了卫星通信中的组播数据的快速、可靠的发布。     

面向深空时变信道的数据传输策略

将呈现随机“好”、“坏”状态跳变的深空Ka频段链路噪声温度建模为两状态Gilbert-Elliot信道,考虑深空下行发送端只能获得延迟的信道状态信息（CSI）的限制,结合部分观测马尔科夫决策理论设计了基于延迟CSI预测信道状态的自适应最大化吞吐量传输策略。理论推导了在深空通信环境下最优传输策略的关键阈值,并给出了简化的闭合解计算式。通过地球-火星通信参数仿真,校验了该方案能有效提高吞吐量,提高文件传输效率。     

深空通信中提示否定确认型CFDP协议延时估算

为确定空间数据咨询委员会（CCSDS）建议高级在轨系统中CCSDS文件传输协议（CFDP）在深空通信环境中的适应性,研究了CFDP中提示否定确认型文件传输协议（Prompt NAK CFDP）的传输机理。给出了此传输方式的文件传输时延估算方法。分析了误码率、传输速率、协议数据单元的大小与数量,以及提示信息数等对传输时延的影响,获得了深空通信对误码率的要求。研究表明：CFDP可用于深空通信,为其进一步应用和改进提供了参考。     

深空通信文件传输协议的交织技术研究

引入喷泉编码技术应用于深空通信,对CCSDS文件传输协议进行改进,提出了一种针对深空环境长时延、高误码率、丢包率大和链路易中断等特点的基于数据包交织的文件传输协议。根据深空通信文件传输的业务需要设计了两种不同的级别概率分布,接收端只需要接收到一定数量的数据包,就能够恢复出整个原始信息,无需或需要很少反馈确认信息。仿真验证交织技术能够简化传输协议,减少文件传输时延,增大系统的吞吐量并保证通信的有效性。
     

CFDP协议触发NAK型文件传输时延的研究

为适应深空通信环境,研究了CCSDS提出的CFDP文件传输协议,在协议条件下对其触发NAK型传输模式提出了一种适合远距离低传输率的延时触发方法。在地-月、地-火空间通信条件下,对延时触发NAK型传输模式进行了数学建模分析,在保证通信效率的前提下对NAK触发策略和ARQ计时器进行最优化设置,推导出该延时触发NAK型在理论上的最小传输时延期望表达式。与即时NAK和延时NAK传输方式比较,延时触发NAK型具有更小的文件传输时延,具备更优的文件传输性能,提高了系统的有效性。
关键词:中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：     

DSFDP:一种增强型的深空文件传输协议

针对深空通信所具有的长延时、高误码、深衰落问题,提出一种增强型的深空文件传输协议(DSFDP).与CCSDS文件传输协议(CFDP)的对比仿真表明,两者在地球同步轨道(GEO)通信环境下性能相当;随着延时和误码率的增加,DSFDP的性能将显著优于CFDP;在1.35s单向传输延时(月球通信)、104误码率(深衰落)情况下,DSFDP比CFDP的传输时间缩短50%以上.因此,DSFDP可以适应较大的误码率和延时变化范围,尤其适合深空通信这种信号传输条件恶劣的极限通信环境.     

深空通信中延迟否定确认型CFDP的延时估算

根据深空通信的通信环境和长距离传输协议的时延,分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统中延迟否定确认信息型文件传输协议(CFDP)的文件传输机理,给出了应用此协议时延时的计算方法.仿真分析了影响延时的误码率、传输速率,以及协议数据单元(PDU)的大小和数量等的影响,获得了典型应用条件下深空通信中对误码率的要求.结果表明:CFDP可在深空探测大延时条件下正确传输文件,满足有效性要求.     

深空通信中Ka频段自适应纠删编码研究

未来深空通信将采用Ka频段进行深空探测任务,但余量有限的Ka频段链路受地面站区域天气的影响较大,容易产生中断。将Ka频段链路的噪声温度建模为两状态马尔科夫链的Gilbert Elliot信道,结合异步CFDP传输模式,设计了低误差的天气状态预测模型,同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响,提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术,通过预测模型实现自适应码率调整以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。仿真表明算法可实现对数据分组的纠删保护,提高接收端的译码性能,增大系统吞吐量,提高文件传输效率。     

星间异步通信链路的误码率测试技术

误码率是星间链路通信系统中的一个重要指标。文章提出了适用于星间双向异步通信链路直传、转发模式的误码率测试方法,通过串口一网口转换方案实现了对多节点的星间通信链路进行数据传输误码率检测。设计了双向异步信道传输误码分析算法并利用软件实现,提供对星间链路多种码型、多种传输帧协议的误码率测试功能,能够给出双向异步信道传输误码的详细参数,分析星间双向异步通信链路的误码成因。     

脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

深空通信中继下行链路特性研究及仿真分析

在深空通信中,由于信号传输距离遥远,功率受限的下行链路信号衰减巨大。为解决上述问题,分析地球大气层和外层自由空间的传输特性差异,提出以地球同步轨道卫星为中继站的下行链路的构想,根据每一段链路特性的不同选择载波频率。仿真结果表明,中继链路可以提高信号传输的信噪比、增大信道容量、降低误码率,提高了深空通信下行链路的可靠性。     

一种新型的长距离异步串行数据收发器

异步串行数据通信是计算机间远程通信的一个重要方式,其传输设备一般常采用调制——解调器。本文在扼要叙述RS异步串行通信标准基础上,着重从功能上、原理上介绍一种新型长距离通信装置——远程数据收发器。实践证明该收发器价格低、可靠性高、使用简便、较适合局部地区范围内(30～50公里以内)的异步串行数字通信,目前全国已有近百家用户在使用这一装置。     

一种改进的LDPC码BP译码算法

LDPC码作为纠错能力最强的信道编码,在深空通信中具有广泛的应用前景。研究了LDPC码的BP译码算法,并对该算法进行了仿真,分析了LDPC码的误码率随BP译码迭代次数的演化情况,提出了一种改进的BP译码算法。经过仿真验证,改进的BP译码算法,在信噪比低于译码阈值时能够大幅地减少译码迭代次数,降低运算复杂度,而性能却几乎没有降低。这种改进的BP译码算法对LDPC码在深空通信中的应用具有重要的意义。
     

卫星与深空动态场景实时仿真系统

卫星与深空动态场景的实时仿真对于航空航天、军事国防等领域有着重要意义.现提出了一个深空动态场景的绘制方法,该方法综合了计算机图形学和天文学的知识,建立了基于天文学星表的深空场景模型,计算出卫星及各星体的运行轨迹,实现了卫星目标和深空场景的真实感合成,并采用一系列加速绘制技术,最终实现了深空动态场景的实时生成和交互式虚拟漫游.     

深空探测光量子通信信道的主要参数

深空探测器距离地球路程遥远,保持探测器与地面站高效、实时的信息通信,将探测器采集的科学数据及时、完整地传输回地球,是亟待解决的问题。量子通信可以在确保信息安全、增大信息容量以及提高检测精度等方面突破经典通信的物理极限,研究量子通信在深空探测中的应用意义非常。通过对深空量子通信信道的研究与分析仿真,得到光束发射角、接收器口径、收发端距离等与可靠量子通信的关系,为深空量子通信的工程实现提供设计、仿真依据。