一种应用于高频段的自适应纠删编码技术的制作方法
专利名称：一种应用于高频段的自适应纠删编码技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于高频段的自适应纠删编码技术。
背景技术：
深空通信中，32GHz的Ka频段信号虽然增大了下行数据吞吐量，但在实际传输中高频段的Ka信号易受地面站区域的天气影响，发生严重的传输错误并失去同步，导致链路中断。目前进一步提高Ka频段链路效率的方法包括链路速率自适应调节及长纠删码机制。链路自适应调节是通过动态地调整链路余量以减缓地面天气变化对数据传输的影响。相比于固定速率的传输方案，自适应速率传输方案在链路吞吐量及保持链路连续性方面都有较为明显的提升。现有的长纠删码(LEC :Long Erasure Correcting Codes)编码方案，主要有RS 码、LDPC 码(IRA code、GeIRA code)和 LDGM 码(LT code、Raptor code)等。长纠删码可缓解无线网络的数据传输突发错误。属于LDGM码的无码率喷泉码，不需反馈信道，只需前向链路，只要接收到的数据包个数仅仅比原文件的数据包稍多一些，就能够恢复出整个文件，提高传输效率，对于时变信道具有较大的适应性。随着深空探测范围的增大，现有的方法无法满足未来深空通信的需要链路速率自适应调节长及纠删码机制。现有的速率自适应传输方案并未提及具体的编译码算法，而且预测算法所使用马尔可夫链的预测误差相对较大，不满足深空通信数据可靠传输的要求。RS码可选编码参数有限、编译码复杂度大，而已公开的LDPC编码方案的码长较大(> IO4)，不适合处理能力和缓存有限的深空探测器。相对于LDPC码，属于LDGM 码的无码率喷泉码类更适合对抗深空的突发差错(burst error)。另一方面，无码率的喷泉编码应用在深空环境下也面临误码平台的问题。因此，为保持高频段的数据链路连续性以及高吞吐率，本发明主要研究深空Ka频段的自适应码率长纠删码，通过传输机制的改进以获得传输性能的增益。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种应用于高频段的自适应纠删编码技术，包括如下步骤步骤a，将地面天气状态分为好天气状态及坏天气状态，当信道链路的噪声温度小于一噪声温度阀值时，此时天气状态为好天气状态，当信道链路的噪声温度大于所述噪声温度阀值，此时天气状态为差天气状态；步骤b，建立天气状态预测矩阵，所述天气状态预测矩阵可根据前一时段天气状态预测后续时段的天气状态；步骤C，数据发送端根据待发送数据的发送时刻判断待发送数据到达数据接收端的时刻，并根据数据接收端的前一时段的天气状态、待发送数据到达数据接收端的时刻以及所述天气状态预测矩阵模型预测待发送数据到达数据接收端的天气状态；
步骤d，数据发送端对所述待发送数据进行编码，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为好天气状态，则数据发送端对所述待发送数据进行编码的编码冗余为第一编码冗余，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为坏天气状态时，数据发送端对所述待发送数据的进行编码的编码冗余为第二编码冗余。本发明的进一步改进为，所述天气状态预测矩阵为
「0012权利要求
1.一种应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于包括如下步骤步骤a，将地面天气状态分为好天气状态及坏天气状态，当信道链路的噪声温度小于一噪声温度阀值时，此时天气状态为好天气状态，当信道链路的噪声温度大于所述噪声温度阀值，此时天气状态为差天气状态；步骤b，建立天气状态预测矩阵，所述天气状态预测矩阵可根据前一时段天气状态预测后续时段的天气状态；步骤C，数据发送端根据待发送数据的发送时刻判断待发送数据到达数据接收端的时亥IJ，并根据数据接收端的前一时段的天气状态、待发送数据到达数据接收端的时刻以及所述天气状态预测矩阵模型预测待发送数据到达数据接收端的天气状态；步骤d，数据发送端对所述待发送数据进行编码，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为好天气状态，则数据发送端对所述待发送数据进行编码的编码冗余为第一编码冗余，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为坏天气状态时，数据发送端对所述待发送数据的进行编码的编码冗余为第二编码冗余。
2.根据权利要求I所述应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于所述天气状态预测矩阵为
3.根据权利要求I所述应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于所述步骤c 包括如下步骤接收端在接收到发送端发送的第一个数据分组后，向发送端反馈当前时段天气状态， 其中，接收端与发送端之间的一次往返传输时延为一个时段天气状态的持续时间；发送端在收到接收端反馈的当前时段天气状态后，发送端随后发送的其中一部分数据经过下行时间后到达接收端，此时接收端处于所述当前时段的下一时段天气状态，发送端根据所述当前时段天气状态以及所述天气状态预测矩阵进行一步预测得到接收端接收到该部分数据时的天气状态；发送端在该下一天气状态的后半段发送另一部分数据至接收端，此时接收端处于所述当前天气状态之后的第二时段的天气状态，发送端根据所述当前时段天气状态以及所述天气状态预测矩阵进行两步预测得到接收端接收到该另一部分数据时的天气状态。
全文摘要
本发明提供了一种应用于高频段的自适应纠删编码技术。本发明针对深空信道Ka频段的特点，设计异步CFDP传输模式与Gilbert模型相结合的预测算法预测地面站天气状态，相比于Gilbert模型具有较低的预测误差。同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响，提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术，通过预测算法实现自适应地调整码率以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。在各状态误码率相当的情况下，自适应参数的APC编码方案与固定参数的GPC编码方案相比，能恢复所有数据，较大地提升译码性能，实现可靠通信。而与可靠BPC编码方案相比，APC系统吞吐量提高约200％，有效地提高传输效率，节省功率消耗，适合深空通信的文件传输。
文档编号H04L1/00GK102624492SQ20121011554
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者周洁, 张钦宇, 杨志华, 焦健, 顾术实 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院
技术领域：
本发明涉及一种应用于高频段的自适应纠删编码技术。
背景技术：
深空通信中，32GHz的Ka频段信号虽然增大了下行数据吞吐量，但在实际传输中高频段的Ka信号易受地面站区域的天气影响，发生严重的传输错误并失去同步，导致链路中断。目前进一步提高Ka频段链路效率的方法包括链路速率自适应调节及长纠删码机制。链路自适应调节是通过动态地调整链路余量以减缓地面天气变化对数据传输的影响。相比于固定速率的传输方案，自适应速率传输方案在链路吞吐量及保持链路连续性方面都有较为明显的提升。现有的长纠删码(LEC :Long Erasure Correcting Codes)编码方案，主要有RS 码、LDPC 码(IRA code、GeIRA code)和 LDGM 码(LT code、Raptor code)等。长纠删码可缓解无线网络的数据传输突发错误。属于LDGM码的无码率喷泉码，不需反馈信道，只需前向链路，只要接收到的数据包个数仅仅比原文件的数据包稍多一些，就能够恢复出整个文件，提高传输效率，对于时变信道具有较大的适应性。随着深空探测范围的增大，现有的方法无法满足未来深空通信的需要链路速率自适应调节长及纠删码机制。现有的速率自适应传输方案并未提及具体的编译码算法，而且预测算法所使用马尔可夫链的预测误差相对较大，不满足深空通信数据可靠传输的要求。RS码可选编码参数有限、编译码复杂度大，而已公开的LDPC编码方案的码长较大(> IO4)，不适合处理能力和缓存有限的深空探测器。相对于LDPC码，属于LDGM 码的无码率喷泉码类更适合对抗深空的突发差错(burst error)。另一方面，无码率的喷泉编码应用在深空环境下也面临误码平台的问题。因此，为保持高频段的数据链路连续性以及高吞吐率，本发明主要研究深空Ka频段的自适应码率长纠删码，通过传输机制的改进以获得传输性能的增益。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种应用于高频段的自适应纠删编码技术，包括如下步骤步骤a，将地面天气状态分为好天气状态及坏天气状态，当信道链路的噪声温度小于一噪声温度阀值时，此时天气状态为好天气状态，当信道链路的噪声温度大于所述噪声温度阀值，此时天气状态为差天气状态；步骤b，建立天气状态预测矩阵，所述天气状态预测矩阵可根据前一时段天气状态预测后续时段的天气状态；步骤C，数据发送端根据待发送数据的发送时刻判断待发送数据到达数据接收端的时刻，并根据数据接收端的前一时段的天气状态、待发送数据到达数据接收端的时刻以及所述天气状态预测矩阵模型预测待发送数据到达数据接收端的天气状态；
步骤d，数据发送端对所述待发送数据进行编码，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为好天气状态，则数据发送端对所述待发送数据进行编码的编码冗余为第一编码冗余，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为坏天气状态时，数据发送端对所述待发送数据的进行编码的编码冗余为第二编码冗余。本发明的进一步改进为，所述天气状态预测矩阵为
「0012权利要求
1.一种应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于包括如下步骤步骤a，将地面天气状态分为好天气状态及坏天气状态，当信道链路的噪声温度小于一噪声温度阀值时，此时天气状态为好天气状态，当信道链路的噪声温度大于所述噪声温度阀值，此时天气状态为差天气状态；步骤b，建立天气状态预测矩阵，所述天气状态预测矩阵可根据前一时段天气状态预测后续时段的天气状态；步骤C，数据发送端根据待发送数据的发送时刻判断待发送数据到达数据接收端的时亥IJ，并根据数据接收端的前一时段的天气状态、待发送数据到达数据接收端的时刻以及所述天气状态预测矩阵模型预测待发送数据到达数据接收端的天气状态；步骤d，数据发送端对所述待发送数据进行编码，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为好天气状态，则数据发送端对所述待发送数据进行编码的编码冗余为第一编码冗余，当待发送数据到达数据接收端的天气状态为坏天气状态时，数据发送端对所述待发送数据的进行编码的编码冗余为第二编码冗余。
2.根据权利要求I所述应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于所述天气状态预测矩阵为
3.根据权利要求I所述应用于高频段的自适应纠删编码技术，其特征在于所述步骤c 包括如下步骤接收端在接收到发送端发送的第一个数据分组后，向发送端反馈当前时段天气状态， 其中，接收端与发送端之间的一次往返传输时延为一个时段天气状态的持续时间；发送端在收到接收端反馈的当前时段天气状态后，发送端随后发送的其中一部分数据经过下行时间后到达接收端，此时接收端处于所述当前时段的下一时段天气状态，发送端根据所述当前时段天气状态以及所述天气状态预测矩阵进行一步预测得到接收端接收到该部分数据时的天气状态；发送端在该下一天气状态的后半段发送另一部分数据至接收端，此时接收端处于所述当前天气状态之后的第二时段的天气状态，发送端根据所述当前时段天气状态以及所述天气状态预测矩阵进行两步预测得到接收端接收到该另一部分数据时的天气状态。
全文摘要
本发明提供了一种应用于高频段的自适应纠删编码技术。本发明针对深空信道Ka频段的特点，设计异步CFDP传输模式与Gilbert模型相结合的预测算法预测地面站天气状态，相比于Gilbert模型具有较低的预测误差。同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响，提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术，通过预测算法实现自适应地调整码率以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。在各状态误码率相当的情况下，自适应参数的APC编码方案与固定参数的GPC编码方案相比，能恢复所有数据，较大地提升译码性能，实现可靠通信。而与可靠BPC编码方案相比，APC系统吞吐量提高约200％，有效地提高传输效率，节省功率消耗，适合深空通信的文件传输。
文档编号H04L1/00GK102624492SQ20121011554
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者周洁, 张钦宇, 杨志华, 焦健, 顾术实 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院
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