《中斷和失真容忍的空間通信技術研究》是依託清華大學，由杜冰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：中斷和失真容忍的空間通信技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：杜冰
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對空間通信由飛行器高動態造成的空地信道時變、中斷和失真條件下的多媒體信息傳輸問題，提出在信道衰落失真狀態下的基於信源多描述分層的聯合信源信道編碼，將信源壓縮成多個獨立的失真序列，實施不等差錯保護，達到端到端的最優性能；提出在信道漸進中斷狀態下的混合模擬數字傳輸方法，利用模擬傳輸的優雅降級解決在超低信噪比下數字傳輸的門限效應問題，併兼顧數字傳輸的高效性；提出基於信源多描述及混合模擬數字的多空間平台協作傳輸，確保延時受限的高速多媒體數據通信。綜上，本項目利用聯合信源信道和混合模擬數字的協作傳輸，實現數據多媒體業務在時變空地信道下的傳輸，並在軟體無線電平台上實現一套空間通信關鍵技術軟體包。
結題摘要
本項目將協同的信號處理思想用於空間通信中，主要體現在模擬域與數字域的協同傳輸，即模擬編碼和數字解碼的結合；基於LDPC編碼的信源編碼與信道編碼的協同；多傳輸平台間的協同傳輸，用以對抗斷續空間通信，主要進展包括： 1. 信道漸進中斷狀態下的混合模擬數字傳輸技術 提出了一種適用於漸進中斷狀態下的有效處理干擾和衰落的非同步模擬編碼方案。利用非正交聯合對角化的盲信號分離方法對複數域的模擬編碼進行解碼，實現衰落信道下信號級的信息合併和分離。理論分析和仿真表明，該模擬編解碼算法同時在系統容量、分集增益和實際套用方面具有較大優勢。該模擬傳輸方法還可推廣至大規模網路，實現網路數據全網覆蓋的高效傳輸。並進一步提出了聯合模擬數字傳輸的協作方法。首先提出基於信道參數估計和分散式壓縮感測實現聯合信源信道壓縮編碼；然後提出在數據傳輸時利用模擬編碼實現信號級的合併和廣播，以減少信號傳輸次數的方式，在空間維壓縮網路數據；最後提出空間維和時間維壓縮重構的交替算法，充分利用了信號間和信號內的相關性，使得信號重構性能提升顯著，有效解決了深度衰落導致中斷條件下的空地移動通信傳輸問題 2. 失真容忍的聯合信源信道編碼技術 提出了一種適用於空間通信的基於LDPC（Low Density Parity Check code）的奇偶校驗信源-信道編碼方法。利用分層的思想構造分散式的系統編碼奇偶校驗矩陣，並為聯合設計建立了信源-信道編碼的約束關係，所提出的編碼方案採用資訊理論的隨機編碼機制，實現比特級的信息合併，同時保證編碼複雜度和碼長的線性關係，可以有效均衡系統傳輸效率（復用）和傳輸可靠性（分集），解決一般衰落導致失真條件下的空地移動通信傳輸問題。 3. 空間平台基於信源多描述/分層和混合數字模擬的協作傳輸 通過建立網路拓撲的鄰接矩陣對網路節點的連通狀況和協作關係進行描述，提出基於鄰接矩陣最佳化問題的大規模網路環境下協作節點組群方法。其最佳化目標為最小化系統中斷機率，考慮到聯合編碼在網路無環的情況下解碼性能良好，以逼近無環網路作為最佳化的約束條件，所提方法可以實現較低中斷機率的多節點協作，解決大容量高速多媒體業務的空地魯棒傳輸問題。 本項目所提出的方法套用於未來機場寬頻通信的原型系統研製中，並通過該原型系統的實際觀測數據獲得驗證，對算法有效性進行正確評估。
