时变濒死信道容量及无速率编码策略研究

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1、硕士学位论文时变濒死信道容量及无速率编码策略研究RESEARCHONCAPACITYANDRATELESSCODINGSTRATEGYOFTIMEVARYINGDYINGCHANNEL王洋哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TN911.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文时变濒死信道容量及无速率编码策略研究硕士研究生：王洋导师：张钦宇教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数

2、据ClassifiedIndex:TN911.4U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONCAPACITYANDRATELESSCODINGSTRATEGYOFTIMEVARYINGDYINGCHANNELCandidate：WangYangSupervisor：Prof.ZhangQinyuAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpecialty：Elec

3、tronicandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着人类探索宇宙的脚步不断迈进，深空通信作为保障其顺利实施和成功完成的重要途径，已经获得越来越多国家和研究组织的高度关注。但由于深空环境复杂多变难以预测，信道衰落严重时延极

4、大，导致适用于地面无线通信的模式无法满足深空通信的有效性和可靠性要求，一种应对长时延、无反馈、易中断的深空通信传输解决方案亟待研究。本文针对深空通信的特性，建立了一种“块衰落濒死信道”（DyingChannel）模型，并根据其相关特性，对其功率分配方案及编码传输策略进行了研究，对提高无反馈、长时延等恶劣条件下深空通信信道的有效性提供了一定的理论指导。本文的具体内容包括以下方面：基于深空通信环境的若干特征，提出了一种长度随机的濒死信道模型。由于经典的香农容量并不适用于该信道，本文对濒死信道的“中断容量”和“译码失

5、败概率”进行了具体探讨并给出了表达式。随后，我们以尽量逼近中断容量为目标，找到了关于窗口数以及功率分配的优化方案。从仿真结果中不难发现，优化后的功率分配方案明显优于功率均匀分配时的译码失败概率。基于具有马尔可夫状态转移的时变濒死信道模型，本文提出了一种适用于濒死信道的无速率编码策略。并根据“与-或树”技术，采用一种启发式方法设计了次优度分布，从而提高了信道的平均吞吐量，大大提升了深空环境下随机中断信道中无速率传输策略的有效性。通过对中间性能，以及不同状况下信道平均吞吐量的仿真，我们比较了次优度分布及传统LT、R

6、aptor码在时变濒死信道上的平均恢复概率。不难发现次优度分布方法对信道的平均吞吐量有较大幅度的提升，对解决深空链路中传输层的有效性问题提出了有益的思考。在正文的最后部分，我们探讨了一种由于地面站降雨致使能量衰减及太阳闪烁等天文现象而导致深空信道中断的情况。我们建立了基于雨衰及太阳闪烁的时变濒死信道模型，并同样给出了其中断容量及译码失败概率上下界的表达式。与此同时对度分布设计提出了一种启发式算法，并以吞吐量最大化为目标对码长进行了优化。经过仿真分析，我们比较了当信道的功率增益服从不同的概率分布时最优码长的变化规

7、律及度分布系数的变化，进一步改善了复杂环境下长距离不可靠通信的传输性能，为深空通信的可靠性传输未来探索提出了有益的启发。关键词：深空通信；濒死信道；中断容量；无速率编码；度分布优化-I-`万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofspaceexploration,deepspacecommunication,whichguaranteeitssmoothimplementation,hasbeenconcernedbymoreandmore

8、countries.However,becausethespaceenvironmentiscomplexandchangeable,conventionalcommunicationmethodswhichsuitforgroundcommunicationcannotmeettherequestofvalidityandreliabilityindeepspacecommunica