[發明專利]基于空時噴泉碼的等離子鞘套信道通信方法

有效

• 申請號: 202110424382.0
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113162730B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 楊敏;張浩杰;李小平;陳燕揚;李瑾;張瓊杰;董銀娜;劉浩巖
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;北京臨近空間飛行器系統工程研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發明公開了基于空時噴泉碼的再入間隙信道通信方法，包括：對源信息進行噴泉碼編碼；根據駐波比判斷不同位置的發射天線陣處的等離子鞘套信道的通信狀況；對于不同通信狀況的等離子鞘套信道，切換不同的空時噴泉碼的傳輸方式和編碼矩陣。本發明基于空時噴泉碼的再入間隙信道通信方法，實現了高超聲速飛行器在進入等離子體鞘套區域的連續通信方法，以解決通信時隙在空域分布上隨機變化和可通信時長不確定性導致再入信道無線通信不穩定的問題。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及基于空時噴泉碼的再入間隙信道通信方法。

背景技術

高超聲速飛行器在飛行過程中，飛行器表面存在迎風面和背風面，由于迎風面和背風面與外界環境的作用強度不同，因此迎風面和背風面的信道環境也不同，總體來說，迎風面與外界環境的作用劇烈，因此背風面的信道環境優于迎風面。從空域信道資源上分析，在背風面存在著許多通信的時隙。由于飛行器飛行過程中飛行姿態的不斷翻滾及飛行攻角等參量的不斷變化，迎風面和背風面的位置不斷變換，迎風面和背風面的區域范圍也變化，因此，通信時隙的位置和大小隨迎風面和背風面參數的變化而改變，這種在空域分布上存在通信時隙的信道稱為空域間隙信道。空域間隙信道中通信時隙的位置和大小的不確定導致其可通信時長存在不確定性，信道中通信時隙位置的隨機變化和可通信時長的不確定性會導致通信鏈路時斷時通，這導致靠長時間保持鏈路暢通的傳統通信方式不再適用。

特別當高超聲速飛行器高速返回大氣層時，激波形成包圍飛行器的等離子體鞘套，等離子體鞘套對電磁波產生強衰減效應，導致通信極易中斷，飛行器穿越大氣層形成的等離子體鞘套致使無線電信號中斷的飛行區域即為黑障區，因此，解決高超聲速飛行器在進入等離子體鞘套區域的連續通信問題具有重大科研與實際意義。而等離子鞘套在空域上存在的離散的通信時隙，使其具備實現解決高超聲速飛行器進入等離子體鞘套區域的通信中斷的可能性，但目前靠長時間保持鏈路暢通的傳統通信方式無法實現，更無法解決通信時隙在空域分布上隨機變化和可通信時長不確定性導致再入信道無線通信不穩定的問題。

中國專利CN201710953815.5公開了一種基于信道反饋的等離子鞘套下的自適應編譯碼方法，根據實時測量的發射天線駐波比，將信道通信質量劃分為不同等級；針對不同的信道等級分別將待發送信息按照重要程度分為不同數目的等級；并根據信道變化對等級數目進行動態調整；采用噴泉碼編碼方式，按照“加窗式度分布函數”對待發送信息進行編碼；對生成的編碼包首先進行偽碼編碼，然后進行調制，生成調制信號；調制信號經等離子信道傳輸后到達接收端，接收端先對調制信號進行解調得到解調信號，再進行偽碼譯碼，得到有效編碼包；采用BP譯碼算法對有效編碼包進行譯碼。該專利的技術方案主要應用于穩態等離子鞘套領域，只在時域上針對等離子鞘套信道的特點參照信道的整體狀態進行了編碼設計，比如在信道整體通信狀況差時，增加信息的分級數目，通過提高關鍵信息的傳輸概率來提高其傳輸可靠性。但該專利無法解決動態等離子鞘套的通信時隙在空域分布上隨機變化和可通信時長不確定性導致再入信道無線通信不穩定的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供基于空時噴泉碼的再入間隙信道通信方法，實現了高超聲速飛行器在進入等離子體鞘套區域的連續通信方法，以解決通信時隙在空域分布上隨機變化和可通信時長不確定性導致再入信道無線通信不穩定的問題。

本發明實施例所采用的技術方案是：基于空時噴泉碼的再入間隙信道通信方法，包括：

對源信息進行噴泉碼編碼；

根據駐波比判斷不同位置的發射天線陣處的等離子鞘套信道的通信狀況；

對于不同通信狀況的等離子鞘套信道，切換不同的空時噴泉碼的傳輸方式和編碼矩陣。

進一步地，根據駐波比判斷不同位置的發射天線陣處的等離子鞘套信道的通信狀況，采用基于VSWR的信道容量估計方法，判斷等離子鞘套信道的通信狀況，具體實現過程如下：

實時測量發射天線的駐波比；