分批稀疏码在空间通信中的应用展望

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1、分批稀疏码在空间通信中的应用展望董光亮，赵华凯+,冯贵年(北京跟踪与通信技术研究所•北京•l(X)094)摘要：随着深空探测任务的不断发展，空间多跳链路的应用情景越来越多，对丢包率较高的空间通信提出了更高的要求。分批稀疏码是一种新型的编码技术，结合喷泉码和网络编码的优势，具有很强的抗丢包能力，计算和存储开销较小，在空间通信中具有广阔的应用前景。介绍了空间通信发展情况和丢包问题，阐述了分批稀疏码的原理和优势，指出了分批稀疏码在空间通信中的应用前景和待解决问题。关键词：分批稀疏码；网络编码；空间通信；星间

2、链路中图分类号：TN919;TP393文献标志码：A文章编号：ProspectofBATScodesforSpaceCommunicationDONGGuangliang，ZHAOHuakai'FENGGuinian(BeijingInstituteofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：Withthedevelopmentofdeepspaceexplorations，therequirementsofspac

3、emulti-hoplinksarcincreasing，whichchallengethespacecommunicationwithhighpacketlossrate.Batchedsparse(BATS)codeshavebeenproposedforcommunicationthroughnetworkswithpacketloss，whichincludeamatrixgeneralizationoffountaincodesastheoutercodeandrandomlinearnet

4、workcodingattheintermediatenetworknodesastheinnercode.Thesecodescanreducethepacketlossrate，whiletherequiredcomputationandstoragearesmall，whichmakesithavewideapplicationprospectsinspacecommunications.Thispaperintroducestheproblemofthespacecommunications，

5、especiallytheproblemofpacketloss,andintroducesthecharacteristicsandadvantagesofBATScodes.TheapplicationprospectforspacecommunicationandtheproblemstobesolvedofBATScodesisdiscussed.Keywords：batchedsparsecodes：networkcoding;spacecommunication；inter-satelli

6、telink0引言随着测控通信技术的不断发展，人类的触角毕己伸向遥远的人空，主要航天国家的空间探测活动正蓬勃发展。我H探月工程进展顺利，己获取人景科学数裾和卨清影像，下一步将以火星探测为中心开展我岡的深空探测任务m。美国国家宇航局提出建立一个为运行在太阳系及更远太空屮的航天器提供通信服务的体系结构

7、21，并通过远程链路将地球、月球和火星周围的联网业务与地球相连接，形成覆盖太阳系内的行星际导航通信M络。欧空局在长期的太空探索中，逐步建立相对完善的测控通信设施，其深空站、数裾中继系统正在迅速发展［3］。通

8、过航天器之间组网，建立星间链路，足接不来空间通信的重要发展方向。本世纪初，美国建成的“铱星”通信星座系统中，位于同一轨道平ifti的卫星可以建立星间链路，传输地則语音数裾。2008年，我国发射数据中继卫星“天谜-•号01星”，实现Z两跳星间链路；在建的北斗导航系统中，将实现菇于光通信的星间链路，以实现高速数裾传输。星间链路的Z•包率较高，且存在累积丢包现象，对空间通信带来不利影响。H前常用的反馈重传和纠删码技术一定程序上克服了丢包闷题，但难以解决累积Z•包闷题。分批稀疏码结合喷泶码无需反馈、网络编码允

9、许中间节点参与数椐处理的冇点，较好地解决了累积丢包的问题，且对存储和计算的要求较低，在空间通信中具有良好的应川前景。1分批稀疏码的空间应用背景相比于地面互联网，空间通信面临着更多的挑战

10、4

11、:极高的误码率；极长.RX变的传输时延；频繁的连接中断；变化的网络拓扑等。以火星一地球通信具体说明空间通信的特点，如图1所示。火星表面的漫游器和火星轨道器之间，面临卷火星人气、火星沙尘、山脉遮挡、轨道器距离变化等干扰，这些因素会导致信号变化、通信中断等14题；火星轨道