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L波段数字航空通信系统(L-band Digital Aeronautical Communication System,L-DACS)是由美国联邦航空局(Federal Aviation Administration,FAA)、美国国家航空和宇航局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)和欧洲航行安全组织(EUROCONTROL)联合提出的适用于未来航空移动通信的地空数据链备选系统。地空数据链用于信息传输的无线信道容量动态变化,导致地空数据链传输质量随之改变,影响航空移动通信性能。在地空数据链信道环境动态变化的条件下分析机载通信业务的通信质量,通过L-DACS系统资源分配与调度降低机载通信业务通信时延、减少丢包率,保障L-DACS系统混合多业务的服务质量(Quality of Service,QoS),是L-DACS系统需要解决的关键问题之一。论文结合中国商用飞机有限责任公司“地空宽带数据链通信系统原型样机研发及测试”项目需求,主要研究内容为L-DACS通信业务传输性能优化算法研究,主要成果如下:(1)针对地空链路信道容量动态变化的问题,选取广义?-?信道模型对地空链路进行表征,给出?-?信道平均信道容量解析式,为地空链路信道容量提供可量化的数学表达形式。并将?-?平均信道容量与排队论M/M/1/K模型结合,对机载ATM系统业务通信性能进行分析。根据所提方法可得出机载ATM系统业务的队列长度、排队时延和丢包率与信噪比和分配带宽的关系曲线,分析APC业务量的增加对机载通信性能的影响。(2)在L-DACS系统下,分析了机载通信业务特性,针对单个飞机节点的资源分配需满足机载通信业务传输需求的问题,提出单个飞机节点的最小化带宽资源预测模型。该带宽预测模型可在满足多业务QoS指标前提下,为单个飞机节点预测所需最小带宽资源,提高频谱资源利用率。针对L-DACS系统需考虑混合多业务差异化QoS需求,提出了基于指数比例公平算法的ATM多业务队列调度算法(QoS Assurance of ATM Scheduling Algorithm,QAA)。该队列调度算法可在优先保证与航行安全有关的ATS业务的同时,区分实时AOC业务与非实时APC业务的优先级,保证飞机航行安全。相关内容和成果可为L-DACS系统中飞机在不同信道状态下的带宽资源预测与分配提供理论支撑,作为未来地空链路部署的理论参考。