[发明专利]基于信道反馈的等离子鞘套下的自适应编译码方法

说明书

本发明公开了一种基于信道反馈的等离子鞘套下的自适应编译码方法，主要解决现有通信方式在动态等离子鞘套对信号有深度衰减影响下无法实现重要信息可靠传输的问题。其实现方案是：1.将飞行器发射天线驻波比作为信道反馈量，建立驻波比与信道通信质量之间对应关系；2.基于喷泉码单向链路通信的优点，按照加窗式度分布函数采用喷泉码的LT编码方式对待发送信息分级编码，并按信道通信质量实时调整信息分级数、加窗式度分布函数、编码包长度，实现对重要信息的重点保护；3.对喷泉码编码包进行伪码编码。本发明提高了编码包利用率和信道传输可靠性，可用于在临近空间高超声速飞行器、再入飞行器这些被等离子鞘套包裹下的飞行器遥测遥控通信。

技术领域

本发明属于临近空间测控通信领域，涉及一种自适应编译码方法，可用于再入飞行器以及临近空间飞行器在等离子鞘套包覆下的信号可靠传输。

背景技术

再入飞行器或临近空间高速飞行器飞行过程中，机体与空气剧烈摩擦，会产生等离子鞘套，导致通信质量恶化，误码率增大，时延加大，传输严重时导致信息链路中断，形成所谓的“黑障”现象。

近年来，人们普遍认为有希望解决这一问题的主要措施如下：

1.提高载波频率。这种措施可以增加电磁波的透射，并且随着近年来宽禁带半导体技术以及Ka频段功率器件的成熟，采用Ka频段通信克服“黑障”成为可能。但是，由于等离子鞘套是动态时变的，其动态时变特性会引起寄生调制效应，进而造成通信可靠性下降。

2.通过干预机制降低等离子鞘套浓度。这种措施能够降低等离子鞘套浓度，但是实现手段非常复杂，对现有测控通信体制改变非常大。

以上两种措施都是为了减小等离子鞘套引起的深度衰落影响。事实上，应对深度衰落信道时，可以利用降低码元速率来提高前向纠错能力，保证信息传输的可靠性。但是降低码元速率是以牺牲传输速率为代价的。而临近空间飞行器或者再入飞行器飞行全程，其信道容量变化极大，如果一直采用低码元速率进行通信，其传输效率非常低。而且传统通信过程中所有信息是按顺序进行传输，低效率传输将无法保证飞行器姿态控制等关键信息的优先可靠传输。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种基于信道反馈的等离子鞘套下的自适应编译码方法，以提高重要信息的传输效率和可靠性。

本发明的技术关键是采用信息分级技术，对待发送信息按照重要性进行分级，利用飞行器发射天线驻波比参数作为信道衰落程度依据。根据信道衰落程度，实时调整待发送信息的优先级。当信道深度衰落时，牺牲不重要信息的传输效率，优先保证重要信息的可靠传输；当信道衰落影响程度较小时，提高全部信息传输效率，其实现方案包括如下：

(1)通过实时测量发射天线驻波比变化，实时预估出等离子鞘套对通信的影响，并以此为依据将信道通信质量分为信道优A、信道良B和信道差C三个等级；

(2)针对不同的信道等级分别将待发送信息按照重要程度分为不同数目的等级，即当信道质量为信道优A时，将待发送信息分为两级，当信道质量为信道良B时，将待发送信息分为三级，当信道质量为信道差C时，将待发送信息分为四级；并根据信道变化对等级数目进行动态调整；

(3)采用喷泉码的LT编码方式，按照“加窗式度分布函数”对待发送信息进行编码，生成码长为d的编码包：

(3a)设“加窗式度分布函数”中窗的个数等于步骤(2)中所确定的等级数目；设第一个窗的大小等于第一等级信息的数目，设第二个窗的大小等于第一等级和第二等级信息的数目之和，设第三个窗的大小等于第一等级、第二等级和第三等级信息的数目之和，设第四个窗的大小等于第一等级、第二等级、第三等级和第四等级信息的数目之和；