《AOS系统中卷积码的性能研究》.docx

1 引言
课题研究的背景和意义
随着信息技术的快速发展,同时对通信技术提出来更高的要求,当下通信技术有如下特点:高速的数据传输速率;高噪声污染和时变的信道环境;对于传输质量的要求,特别是在数据业务中要求较低的误帧率。如此高的要求,混合差错控制重传技术日益受到通信行业的重视。
最近空间科学技术技术迅速发展,同时也对通信领域带去更大的挑战,为了更好的适应空间技术的发展,满足复杂航天器的数据处理要求,空间数据系统咨询委员(mittee for Space Data SDS),于1989 年开发了高级在轨系统AOS。目前,AOS 在航空航天技术领域中的作用越来越突出。而AOS系统中卷积码的性能研究可以更好的适应通信技术巨大变化和要求。
国内外研究现状
AOS 空间通信具有数据传输量大、传输速率高、信道时延长、信道误码率高以及信道时变衰落等特点,而且AOS 以标准化的方式进行数据处理与交换,能够在空间链路中双向传输音频、视频以及科学实验等多种不同类型的数据。而上述特点对常规的空间通信的传输效率和可靠性提出了新的要求。而在AOS系统中作为降低误码率,控制传输差错的卷积码,是提高系统传输效率和可靠性的重要方案。卷积码通过对码率的控制,当码率一定时,信道噪声越小,误码率越小;改变码率增大,则误码率增大。而约束长度N的变化,系统误码率也变化。由R=K/N可知。卷积码通过对变化因素的控制可以有效保证通信系统一定的可靠性和误码率。卷积码性能的研究是提高AOS系统性能的重要技术,但近年来国内外对基于AOS系统的卷积码性能研究相对较少,研究成果不多。本文主要研究基于AOS系统的卷积码的性能研究,并对其性能进行分析和仿真[1]。
论文的结构安排
SDS AOS基础上,对卫星通信的协议,链路,AOS中卷积码及其编译码进行了研究。共分为六章,具体章节结构安排如下:
第一章绪论
本章首先总结了课题的研究背景和意义,接着介绍了课题相关领域的国内外研究现状,以及本论文的结构安排。
第二章 AOS通信系统协议分析与研究
本章对AOS的协议进行分析研究,将协议分3部分进行分析论述。包括空间数据链路协议、遥测同步和信道编码协议和空间数据包等。然后对AOS系统的特点进行了介绍,并对其服务类型归类说明。
第三章 AOS空间通信链路模型的建立
本章通过对大量资料的阅读参考,介绍了空间通信链路的分类,特点。对链路的建立给出了总体设计和细节描述,通过对信道划分和建立协议的研究,进行了模拟通信链路的建立并给出了大致的建立过程。
第四章卷积码的编译码性能分析
本章分析了卷积码的特点和卷积码的编码和译码的特性,对其性能进行了简要的论述研究。
第五章利用MATLAB软件进行编程,对AOS系统中的卷积码性能进行仿真实验
本章对卷积码的性能通过软件仿真的形式进行了实验,简要介绍了MATLAB软件,对卷积码的原理进行了深入浅出的论述,然后分两部分对性能进行了验证,最后对仿真结果进行分析概述。
结论
作为论文的最后一章,结论部分对全文进行了总结提炼,探究了论文中的不足之处,对研究结果进行了汇总并提出了建议和以后的研究方向。
2 AOS通信系统协议分析与研究
CCSDS在1989年成功开发的适用于低、中数据率航天器的常规在轨系统(COS)基础上,为了适应空间通信技术的快速发展,又进一步发展了以满足复杂航天器的需要为目标的高级在轨系统(AOS)制式和标准。AOS系统可以提供形式更加灵活多变、更加多样化的空-地双向数据传输业务。并且AOS系统还可以根据航天器或者应用软件的特殊要求,在地-空、空-地和空-空的数据通信信道中使用相当高的混合速率同时传输包含多种数字信息的多种业务。AOS 还可以按照用户的不同要求提供不同质量等级的服务,SDS-AOS 协议自提出后,先后经过三次重大的修改和更新。前两次只是单纯意义上版本的升级,SDS为将遥测、遥控和AOS协议三者统一标准而进行了一次重构。重构后的AOS网络与数据链路协议被分成了三部分:空间包(空间包协议)、AOS 空间数据链路协议和遥测同步和信道编码协议[2]。AOS SDS 协议经过重构使得其层次更加清晰,术语更加规范,涵盖范围更加详尽。
本章主要分析了 AOS 协议结构及其应用方式,接着对 AOS本身进行了分析,包括:AOS 的特点、服务类型、AOS 数据单元格式等。
AOS协议分析与研究
CCSDS自成立以来逐步建立了一套基本的空间通信标准。这些空间通信标准被广泛的应用于空间通信领域。目前,SDS 的主要成果是一系列建议和报告。SDS 的建议和报告主要有八类:遥测系统、遥控系统、辅助数据、射频与调制系统、跟踪与导航系统、信息获取与交换系统、高级在轨系统、交互支持业务