基于LTP的深空跨層聯(lián)合傳輸機(jī)制研究.pdf

1、深空通信是人類(lèi)航天領(lǐng)域的重要組成部分，同時(shí)也是國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。深空通信具有區(qū)別于地面通信的特點(diǎn)：極長(zhǎng)距離、極大延遲、鏈路動(dòng)態(tài)變化、上下行鏈路高度非對(duì)稱等，面對(duì)這些復(fù)雜時(shí)變的環(huán)境因素，如何在其中進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的可靠、高效傳輸顯得由為重要。
　　本文將DTN網(wǎng)絡(luò)下的LTP協(xié)議與應(yīng)用層數(shù)據(jù)壓縮、傳輸層數(shù)據(jù)糾刪和數(shù)據(jù)鏈路層/物理層Spinal無(wú)速率編碼相結(jié)合，建立了一種面向DTN協(xié)議?？蚣艿目鐚勇?lián)合傳輸機(jī)制，在實(shí)現(xiàn)深空數(shù)據(jù)信息的

2、可靠、高效傳輸?shù)幕A(chǔ)上，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝浚_(dá)到傳輸優(yōu)化的目標(biāo)。在充分研究了DTN網(wǎng)絡(luò)中的LTP協(xié)議的傳輸機(jī)理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)描述了其發(fā)端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程、收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，同時(shí)對(duì)LTP數(shù)據(jù)段結(jié)構(gòu)的劃分進(jìn)行了分析，LTP協(xié)議是針對(duì)頻繁中斷鏈路而提出的能夠保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)纳羁諈f(xié)議。
　　建立了跨層聯(lián)合優(yōu)化的理論模型。該模型以深空?qǐng)D像為例，將應(yīng)用層的圖像壓縮、傳輸層的數(shù)據(jù)糾刪以及鏈路層/物理層的Spinal編碼進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，達(dá)到發(fā)

3、送每幅圖像使用的符號(hào)數(shù)最小。在應(yīng)用層和傳輸層，利用信息與應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)新提出的壓縮感知（Compressed Sensing，CS）技術(shù)進(jìn)行圖像壓縮。相比于傳統(tǒng)壓縮方式，CS壓縮編碼復(fù)雜度低，壓縮效率高。另外，CS潛在的糾刪功能可以應(yīng)用到傳輸層中進(jìn)行數(shù)據(jù)糾刪。在鏈路層/物理層，使用近年來(lái)提出的Spinal無(wú)速率編碼技術(shù)，其在BSC、AWGN信道下極寬信噪比范圍（-10dB~40dB）內(nèi)都可以得到更好的性能，且編譯碼復(fù)雜度線性于消息的

4、長(zhǎng)度。同時(shí)，Spinal無(wú)速率碼的前向遞增冗余特性使得其無(wú)需反饋即可自動(dòng)適應(yīng)信道變化。
　　進(jìn)一步使用MATLAB工具對(duì)跨層聯(lián)合優(yōu)化理論模型進(jìn)行建模仿真，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)傳輸，若收到反饋則進(jìn)行處理，將反饋信息與Markov預(yù)測(cè)相結(jié)合確定之后的傳輸策略，從而充分利用深空中的有限帶寬資源。通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真及吞吐量分析可知，相比于無(wú)預(yù)測(cè)重傳機(jī)制、無(wú)預(yù)測(cè)追加機(jī)制、預(yù)測(cè)重傳機(jī)制，本文提出的跨層聯(lián)合傳輸機(jī)制的吞吐量接近于理想傳輸機(jī)制，比預(yù)