AOS中基于QoS的链路自适应跨层资源优化研究

In AOS, research on cross-layer resource optimization is becoming a hot spot problem and difficult problem. Firstly, it joins the theory of wireless information transmission in this task, with developing research of AOS space information system cross-layer resource optimization, establishing AOS cross-layer resource optimization model, and proposing proposed QoS-based cross-layer resource optimization algorithm based on the basis of the model, aim to high bit error rate and long delay of space condition and fitting to QoS. Secondly, according to the state of AOS space link, the flexible selection of modulation, and the method of coding and retransmission, a new method is studied about the combination of link adaptation and hybrid automatic retransmission, and the optimized link adaptation scheme based on virtual modulation and coding. Finally, the results can be simulated, tested and verified. The key problems of transmission of AOS space in a communication system will be solved in this task. It has important theoretical significance and practical application value to improve the overall performance of AOS communication system, and provides the theoretical basis and solid technical reserves for the construction of space information network in future.

在AOS空间通信系统中，跨层资源优化是研究的热点和难点问题。针对时延大、误码率高的空间环境特点和满足信源用户对服务质量(QoS)的要求，本课题首先结合无线信息传输系统的理论，开展AOS空间信息系统跨层资源优化研究，建立AOS的跨层资源优化模型，在该模型基础上提出基于QoS保证的跨层资源优化方法；其次，同时根据实时AOS空间链路状态，灵活地选取调制方式、编码方式以及重传方式，研究AOS链路自适应与混合自动重传联合跨层优化的新方法，以及基于虚拟调制编码方式的链路自适应跨层优化技术；最后，对研究的结果进行仿真、测试与验证。研究结果可以解决AOS空间通信系统中传输的关键技术问题，对提高AOS空间通信系统的总体性能研究具有重要的理论意义和实际应用价值，为未来的空间信息网络建设提供坚实的理论基础和技术储备。

针对AOS通信系统中存在时延大、误码率高的空间环境特点和满足信源用户对服务质量(QoS)的要求，本项目结合无线信息传输系统的理论，完成了AOS空间信息系统跨层资源优化研究。首先，针对传统的分层设计得到的系统是无法满足AOS空间通信系统发展的要求，不能充分的利用有限的无线传输资源问题，本项目建立了AOS 跨层资源优化模型。其次，在该模型基础上提出了基于效用函数最大化的带宽和功率分配跨层优化方法和基于NSGA-II的多目标带宽与功率分配方法。再次，针对AOS空间通信系统带宽资源有限、传输业务种类繁多等特点导致带宽利用率低、吞吐量下降等问题，提出了基于QoS的业务跨层带宽分配方法和基于业务QoS的跨层功率控制方法。最后，根据实时AOS空间链路状态，灵活地选取调制方式、编码方式以及重传方式，提出了基于系统丢包率最小化链路自适应优化方法。在AOS中基于虚拟调制编码方式的链路自适应跨层优化方面，针对AOS通信系统中数据链路层和物理层之间的传输效率和可靠性的问题，提出了基于虚拟调制编码方式的链路自适应优化方法和基于AOS通信系统丢包率最小的自适应调制编码方法。综上，本项目组对上述提出的方法进行了仿真对比，仿真结果表示提出的新方法，提高了AOS通信系统吞吐量，满足各业务QoS要求，提升了AOS通信系统性能。本项目关键技术可以应用到遥感卫星对地观测后，大容量数据的快速下泻传输；也可以应用到国家空间信息网络中链路的信息传输，提升空间信息网络传输效率；还可以应用到天地一体化网络，针对不同业务的QoS需求，提供差分服务，满足战时的延时要求和出错率要求。本项目录用和发表论文总计10余篇，培养博士生2名，研究生5名，并获得国防科学技术进步一等奖1项，辽宁省技术发明一等奖1项。项目组负责人评为辽宁省“百千万人才工程”百人层次人选，并获得第七届大连市青年科技奖。