高级在轨系统中的多路复用与链路自适应研究

在高级在轨系统中，多路复用与链路自适应是研究的热点和难点问题。研究结果表明，现有的多路复用技术与链路自适应技术很难满足大容量、多样化且业务需求各不相同的空间数据传输。为此，本课题开展多路复用技术，包括帧生成算法、虚拟信道/帧分离估计的调度算法、帧生成算法与虚拟信道调度算法联合优化，以及链路自适应技术，包括链路自适应与混合自动重传联合优化、基于虚拟调制编码的链路自适应算法研究，并完成基于HLA/RTI的分布式仿真系统，进行仿真、测试与验证。研究结果可以为高级在轨系统的接收机的研发、空间通信传输网络体系结构的设计、以及空天地一体化信息网络的研究提供重要的技术支撑。

针对空间通信技术的发展、多种传输业务的需求以及现有高级在轨系统空间链路传输技术的不足，本课题进行了高级在轨系统中的多路复用与链路自适应技术研究，主要取得了如下成果：. 对帧生成算法的机制进行了研究。给出了高效率帧生成算法的帧生成时间均值、方差的理论计算方法；提出了一种自适应帧生成算法，并给出了该自适应算法的帧生成时间均值的理论计算方法。研究结果表明，该算法能够有效克服高效率帧生成算法中可能出现的大时延问题，并且比传统的等时帧生成算法具有更高的信息传送速率。. 对帧生成算法的包时延进行了研究。给出了高效率帧生成算法的包时延性能的计算方法；针对高效率帧生成算法包时延性能较差的问题，提出采用自适应帧生成算法进行解决，并给出了该自适应算法的包时延性能的计算方法，为工程设计提供指导作用。研究结果表明，自适应算法比高效率算法和等时算法具有更好的包时延性能。. 对虚拟信道调度算法进行了研究。提出了一种虚拟信道/帧分离估计的调度算法，该算法首先通过分别设计合理的虚拟信道紧迫度函数和数据帧紧迫度函数，再采取相应的方案将二者有效地结合，形成一个新的虚拟信道传输紧迫度函数，以进行判决调度。研究结果表明，该算法能提供更好的调度性能。在此基础上，提出了具有广泛适用性的调度算法，并引入边界可移动技术，进一步提高了算法的调度性能和适用性。. 对帧生成与虚拟信道调度联合优化方法进行了研究。提出了自适应帧生成算法与虚拟信道调度相结合的多路复用新方法，通过对自适应算法的门限值进行优化，该方法可以比高效率帧生成算法与虚拟信道调度相结合的多路复用方法获得更好的性能。. 对空间链路自适应技术进行了研究。建立了空间链路自适应与混合自动重传联合优化的模型，提出以时间归一化频谱效率为QoS指标，并给出了链路自适应切换门限的优化策略。进一步，提出一种基于虚拟调制编码方式的链路自适应优化算法，与传统方法相比，该算法能够有效提升无线传输的QoS性能。. 建立了基于Matlab和HLA-RTI的AOS空间链路新型传输方案仿真系统，并对研究的关键技术进行了仿真、验证和测试。. 本课题完成了预期研究内容、获得了预期研究成果。研究成果可以为高级在轨系统接收机的研发、空间通信传输网络体系结构的设计、以及空天地一体化信息网络的研究提供重要的技术支撑。