深空ka频段链路的自适应传输及编码策略研究

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1、硕士学位论文深空Ka频段链路的自适应传输及编码策略研究ADAPTIVETRANSMISSIONANDCODINGSCHEMEFORKA-BANDLINKINDEEP-SPACECOMMUNICATIONS陈晨哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TN914.42学校代码：10213国际图书分类号：621.396.6密级：公开工程硕士学位论文深空Ka频段链路的自适应传输及编码策略研究硕士研究生：陈晨导师：焦健副教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年

2、12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TN914.42U.D.C:621.396.6DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringADAPTIVETRANSMISSIONANDCODINGSCHEMEFORKA-BANDLINKINDEEP-SPACECOMMUNICATIONS.Candidate：ChenChenSupervisor：AssociateProf.JianJiaoAcademicDegreeAppliedfor

3、：Master’sDegreeinEngineeringElectronicsandCommunicationsSpeciality：EngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要具有高传输速率和大信道带宽的Ka（28~35GHz）频段越来越多地应用在深空通

4、信业务中。然而，深空Ka频段链路质量受太阳上合段太阳闪烁和近地段降雨的影响，链路的误码率（BitErrorRate，BER）波动较大，限制了链路的高速率传输。基于此，本课题引入Markov理论对深空Ka频段链路的动态特性进行研究建模，并考虑发送端无法获得实时信道状态信息（ChannelStateInformation，CSI）的限制条件，用时间序列分析法中的自回归移动平均算法（Autoregressive-moving-average，ARMA）对信道状态进行预测。由于预测误差的客观存在，使用能够抗信道估计

5、偏差的模拟喷泉编码（Analogfountaincodes，AFC）作为前向纠删技术，结合预测算法对深空Ka频段链路质量进行联合优化，确定了适应于深空Ka频段的自适应编码传输方案。具体的研究内容如下：研究深空通信太阳闪烁信道和Ka频段降雨衰落信道的动态传输，两者都符合Markov转移特性。用Markov链建模深空通信太阳闪烁信道和降雨衰落信道，并仿真对比模拟衰减时序数据与实测衰减时序数据的误差，验证了模型的可行性。利用建好的Markov链产生模拟太阳闪烁数据和模拟雨衰数据，作为后续深空通信Ka频段链路衰减的

6、实时预测研究基础。考虑深空通信长时延情况无法获得实时CSI，课题采用预测效果好并且算法步骤简单的ARMA对Ka频段链路的太阳闪烁和降雨衰减进行实时动态预测。利用“太阳闪烁Markov链”和“降雨衰减Markov链”产生数据对ARMA算法进行模型识别和参数选择。仿真验证了该预测算法可以取得很好的预测精度，同时分析了前导数据个数和预测步长对预测精度的影响。虽然ARMA实时预测算法具有很好的预测精度，但预测误差是始终存在的。为了抵抗信道状态信息估计偏差对传输性能的影响，本课题采用在较大信噪比（Signal-to-

7、NoiseRatio，SNR）范围内具有良好译码性能的AFC作为前向纠删分组技术。并将其与链路预测算法相结合，对深空通信Ka链路的误码率波动进行优化，确定了深空Ka频段自适应传输编码方案。理论分析了自适应编码传输方案的吞吐率，仿真分析了该方案的吞吐率，并将其与固定速率编码传输方案以及自适应LT码传输方案的吞吐率进行对比，本课题提出方案的吞吐率达到最高，从而验证了该方案可以保持深空Ka频段的数据连续性以及链路的高吞吐率。I万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文关键词：深空通信；Ka频段；太阳闪烁；降雨衰减；自

8、适应传输II万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractKa(28~35GHz)band,withhightransmissionrateandlargechannelbandwidth,ismoreandmoreusedindeepspacecommunicationservice.However,thelinkqualityofthedeepBecauseofthesolarflickerandne