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面向深空通信的信道模拟器设计

黄渝华  
【摘要】:随着人类利用航天技术开辟探索外层空间道路的不断深入,对深空文件传输的需求也日益增多。而深空网络特有的长延时、长传播距离、高能量损耗以及链路通断频繁等特点也对深空通信系统的稳定性也提出了更高要求。由于成本高昂以及调度困难,直接在真实深空通信系统上进行相关实验显得不切实际,因此迫切需要建立一套能满足深空通信特点的文件传输仿真系统。基于以上原因,本文设计了一套面向深空通信的点对点文件传输仿真系统,并对仿真系统中信道器的流控制机制进行了初步的研究,提出了一种基于虚拟仪器技术的自适应流控制技术,最后在此仿真系统上对深空通信的相关协议进行了实现与仿真。 文章首先介绍了深空通信系统的相关特点及若干关键技术,分析了仿真平台设计中需要考虑的主要问题,在此基础上提出了包含四个仿真模块的火星-地球点对点通信仿真方案,对仿真模块进行了功能划分和具体实现;然后,基于仿真真实性的需要,对深空信道的自适应流控制与延时机制进行了研究,实现了一种根据深空信道环境参数进行速率调整的信道模拟器设计;最后,分析了深空通信的CFDP(CCSDS File Delivery Protocol)协议,对其中的延迟NAK(Negative Acknowledgement)型CFDP的传输机理和延时计算进行了探讨,并在仿真平台上进行了协议仿真。 通过对仿真结果的分析表明本文所实现的点对点深空仿真平台在深空文件传输中具有可靠性与实用性,自适应流控制的信道模拟器对提高数据吞吐量和系统性能具有明显作用,同时也验证了延迟NAK型CFDP协议在深空文件传输中的良好性能。


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