[发明专利]一种复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计方法

说明书

本发明公开了一种复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计方法，引入复杂气象环境对海上无线通信信道衰落影响，构建直射、镜面反射和漫反射无线通信信道衰落函数，建立复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型；设计改进蜂群算法对海上无线通信信道衰落估计求解，以引领蜂为中心，通过构建以Sin(·)函数为算子引导跟随蜂进行搜索，降低搜索空间，提高求解效率和精度；运用贪婪策略选择m个适应度最优的跟随蜂，由侦查蜂标记并入侦查蜂集，构建新的侦查蜂集；以侦查蜂解集的均方差判断其解的准确度，避免因求解误差导致的算法抖动；引领蜂以概率P接收侦查蜂解，将该侦查蜂更新为新的引领蜂，抑制引领蜂更新时容易陷入局部最优的问题。

技术领域

本发明涉及海上无线通信技术领域，具体是一种复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计方法。

背景技术

海上无线通信信道衰落受海浪阴影效应、发射机接收机摆动、海洋表面电磁波稀疏散射、海上气象环境损耗等诸多复杂因素影响，特别是由于海洋面电磁波稀疏散射和稀疏用户分布，导致无线电波在海上传播时具有高度稀疏性；稀疏散射、海浪运动、收发机因海浪等引起的摆动等，使得到达接收端的多径信道随着海况发生变化，导致多径信道的不稳定性；云、雨、雪、雾等气象环境，导致无线信道衰落难以估计。由于海洋地理与气象环境复杂，在陆地先进的无线通信技术不能完全满足海上无线通信系统要求，综合考虑海上无线通信环境影响因素，通过建模海上无线通信信道衰落特征模型，对于海上无线通信系统研究具有重要意义。构建海上无线通信信道衰落参数估计模型，对其信道进行精确辨识、估计、均衡、解调和解码，在接收端准确恢复出发射信息，实现端到端的联合优化具有重要意义，海上无线通信信道衰落估计研究已成为业界关注的重点问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计方法(Estimation of Wireless Channel Fading Model in MaritimeCommunication for Complex Meteorological Environment，YD-EWCFM)，引入复杂气象环境对海上无线通信信道衰落影响，构建直射、镜面反射和漫反射无线通信信道衰落函数，建立复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型；设计改进蜂群算法对海上无线通信信道衰落估计求解，以引领蜂为中心，通过构建以Sin(·)函数为算子引导跟随蜂进行搜索，降低搜索空间，提高求解效率和精度；运用贪婪策略选择m个适应度最优的跟随蜂，由侦查蜂标记并入侦查蜂集，构建新的侦查蜂集；以侦查蜂解集的均方差判断其解的准确度，避免因求解误差导致的算法抖动；引领蜂以概率P接收侦查蜂解，将该侦查蜂更新为新的引领蜂，抑制引领蜂更新时容易陷入局部最优的问题.基于舟山海域气象数据，模拟四季不同海况环境下仿真分析YD-EWCFM模型性能。

实现本发明目的的技术方案是：

一种复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计方法，其特征在于，引入复杂气象环境对海上无线通信信道衰落影响，构建直射、镜面反射和漫反射无线通信信道衰落函数，建立复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型；设计改进蜂群算法对海上无线通信信道衰落估计进行求解，具体包括如下步骤：

1)假设以海上智能通信基站为发射机，以舰船无线通信终端为接收端进行无线通信，包含舰船静止与基站位置、舰船离开基站方向航行和舰船向基站方向航行三种运动状态，具体步骤如下：

1-1)舰船以6节的恒定速度线性航行，衰落数据采样分为2组，一组为向基站方向航行，另一组为离开基站方向航行，通过海上智能通信基站发射心跳射频信号至舰船接收端，在舰船接收端进行信道衰落数据采样，构建海上无线通信信道数据集；

1-2)海上智能通信基站和舰船位置相对固定，通过海上智能通信基站发射固定的心跳射频信号至舰船接收端，在舰船接收端进行信道衰落数据采样，构建海上无线通信信道数据集；