[发明专利]一种临近空间毫米波无线传输方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种临近空间毫米波无线传输方法。本发明提出了一种临近空间毫米波“波谷”无线传输技术，可应用于临近空间毫米波无线传输系统。该方法包含Hamming编解码部分、MMSE均衡算法部分和信号合并部分。先对信号进行Hamming编码，将一路信息分四路传输，充分利用毫米波信号在临近空间的“波谷”损耗特性进行有效传输。并在此基础上采用MMSE均衡算法，使得发端信号与均衡器输出信号的均方误差最小，从而降低误比特率。最后在接收端将四路信号合并，通过均衡和编码的结合，可以使频谱搬移后的传输性能与搬移前的性能相媲美，因此本发明可以获得良好的临近空间毫米波传输性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种临近空间毫米波无线传输方法。

背景技术

一般我们称距离地面20～100km的空间区域为临近空间，临近空间的海拔高度，超出了目前绝大多数的地面武器的攻击范围，而且临近空间具有极大的军事开发应用价值，如情报收集、侦查监测和对空对地作战等。随着通信的快速发展，人们对通信速率和通信可靠性的要求越来越高，但频谱资源越来越紧张，低频段的频谱十分拥挤，因此，人们将目光投向频段更高的频谱资源。60GHz频段及其附近拥有丰富的频谱资源，中国将59-64GHz毫米波范围划为免许可的频段。相比于低频段无线通信，60GHz频段的无线通信具有速率高、距离短、方向性强、安全性高等特点。

毫米波在大气中会因为反射、折射、绕射引起衰减。毫米波在大气中吸收衰减还与很多因素有关，但氧气和水蒸气是毫米波吸收和散射的主要原因。当气体分子由高能级到低能级发生跃迁时会吸收毫米波的能量，但是气体分子对毫米波的吸收不是连续平稳的吸收，而在某些频率上的衰减突然之间增大，总结这些频率点就叫谐振频率点，通常在毫米波谱中叫吸收谱线。50-70GHz频带信号在大气中整体衰减的特点最能体现60GHz传播特性，特别是大气中氧分子对于这个频段的重大影响。随着海拔的上升，损耗曲线逐渐变得崎岖不平，有多个“波峰”和“波谷”，而且损耗值也逐渐变小，这是因为随着海拔的上升，氧气和水蒸气含量逐渐变小，大气气体对毫米波的吸收逐渐变少。传统的毫米波通信技术忽略了“波峰”“波谷”的衰减特性，直接在整个频段上进行信号的传输，但实际上如果利用好了这种特性，可以获得更好的传输性能。

发明内容

本发明目的在于设计一种性能较好的毫米波“波谷”通信技术与频谱搬移的补偿方法以应用到实际的临近空间高度毫米波无线传输系统中。考虑到传统的毫米波会受到氧气和水蒸气吸收的影响，随着海拔上升，氧气和水蒸气含量逐渐变小，大气气体对毫米波的吸收逐渐变少，损耗曲线逐渐变得崎岖不平，产生多个“波峰”和“波谷”，信号损耗也逐渐变小。因此在临近空间采用毫米波无线传输是有必要的，且需要利用好“波谷”损耗率小的特点，选取合适的频段整合成一个宽频段进行无线传输。基于此，本发明提出了一种临近空间毫米波“波谷”无线传输技术。

本发明将一路信息分多路进行传输，这多条信道分别为临近空间毫米波损耗曲线的“波谷”所在频段，最终将多路信道合并为一条信道。并且在Hamming编解码的基础上，添加MMSE均衡算法，使得最终的传输性能得到很大改善。

本发明的技术方案是，一种临近空间毫米波无线传输方法，用于临近空间毫米波无线传输系统，包括以下步骤：

S1、对传输信号进行Hamming编码；

S2、获取时域信道，具体包括：

结合目标临近空间的大气气体物理参数，获取目标临近空间内59-64GHz免许可频段内的损耗曲线，并分别将表现出波谷特性的损耗曲线依次编号，记录每个波谷对应的中心频点；选择出多个编号，以其对应的中心频点结合相同的带宽构成频段，对选择出的中心频点中，通过对其中部分中心频点进行频谱搬移的方式，实现相邻中心频点等间隔，以便于硬件实现；根据频谱搬移后的所有中心频点频率，进行复数傅里叶变换得到相应的时域信道；

S3、对编码后的信号进行A方式QPSK调制，然后采用α＝0.25的根升余弦滚降滤波器进行成型滤波；