基于糾刪編碼的LTP協(xié)議優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、深空信道存在長延時、高誤碼率、中斷頻繁等不同于地面信道的特點(diǎn)，給工作在其上的通信系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。就通信協(xié)議而言，上述特點(diǎn)對深空通信協(xié)議的工作流程、反饋機(jī)制、差錯控制方式等方面提出了較高的要求?，F(xiàn)階段廣泛使用的深空通信協(xié)議有CCSDS空間通信協(xié)議參考模型與DTN協(xié)議族，其中DTN協(xié)議族可視作CCSDS協(xié)議族在深空通信體系中繼化與網(wǎng)絡(luò)化趨勢下的補(bǔ)充。LTP協(xié)議作為DTN協(xié)議族中的匯聚層與傳輸層協(xié)議，可在深空信道下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)可靠傳輸，但

2、其同時存在工作于深空信道下保障數(shù)據(jù)可靠傳輸延時較長的問題。其根本原因在于LTP協(xié)議使用ARQ機(jī)制保障數(shù)據(jù)可靠傳輸，但是在高誤碼率與長延時的深空信道上，該機(jī)制因所需反饋重傳次數(shù)較多且每次重傳鏈路延時較長等原因而效率較低。
　　本文考慮將面向數(shù)據(jù)包的、系統(tǒng)碼形式的長糾刪碼引入 LTP協(xié)議中，發(fā)端發(fā)送經(jīng)過編碼后的數(shù)據(jù)包組，收端收到經(jīng)信道部分刪除后的數(shù)據(jù)包組，首先進(jìn)行譯碼操作，憑借長糾刪碼的前向糾刪能力恢復(fù)部分?jǐn)?shù)據(jù)包，隨后再對未能成功恢復(fù)

3、的數(shù)據(jù)包進(jìn)行反饋重傳操作。此時原 LTP協(xié)議的ARQ差錯控制機(jī)制被替換為H-ARQ機(jī)制，使用H-ARQ機(jī)制可減少優(yōu)化后協(xié)議所需反饋重傳的次數(shù)，進(jìn)而減少總傳輸延時，在深空信道上可較大幅度地提高傳輸效率。
　　常用的糾刪編碼有RS碼、LDPC碼、噴泉碼等，考慮RS碼編譯碼復(fù)雜度相對較高，噴泉碼的有關(guān)理論尚不夠成熟，本文選擇 LDPC碼作為長糾刪碼。本文保持優(yōu)化后協(xié)議的Segment類型與原LTP協(xié)議一致，僅對DS與RS的數(shù)據(jù)包格式加以

4、修改以傳遞長糾刪碼的編碼信息，在修改時使用原 LTP協(xié)議 Segment的Extension區(qū)域?qū)ο嚓P(guān)信息加以存儲，最大限度地保持了優(yōu)化后協(xié)議與原LTP協(xié)議的兼容性。
　　本文實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化前后的LTP協(xié)議并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，優(yōu)化后協(xié)議的延時性能優(yōu)于原 LTP協(xié)議，驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計的可行性與有效性。通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文得到了優(yōu)化后協(xié)議的適用條件、不同長糾刪碼參數(shù)對優(yōu)化后協(xié)議性能的影響、以及優(yōu)化后協(xié)議的最優(yōu)配置方案。本文還討