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针对AOS分层模型,提出跨层优化AOS系统结构,推导出有效吞吐率公式。并以提高有效吞吐率为目的,分析跨层系统中物理层的调制方案、帧同步与信道编码子层的编码和帧同步方案及空间数据链路协议子层的重传方案等策略,通过仿真得到跨层模式的转换门限。最后,对该方案下系统有效吞吐率性能进行了仿真,结果表明所提出的跨层优化方案能够有效地克服空间信道的影响,优化AOS系统有效吞吐率。