[发明专利]一种提高无线电探空系统空地通信抗干扰能力的方法

说明书

一种提高无线电探空系统空地通信抗干扰的方法，在发送端首先采用前向纠错编码(FEC)方式对探空仪探测得到的气象信息进行扩编，从而得到具备抗突发干扰能力的可恢复码流；然后再用交织编码将该码流进行重排后发射；在地面接收端首先进行反交织，将一个较长的突发差错离散成随机差错，然后再用可纠正随机差错的前向纠错解码技术消除随机差错。本发明将比特交织和前向纠错相结合的优点是在接收端通过解交织可以使突发错误分散开来，变为各个码组的个别错误，然后可以采用前向纠错编码技术进行逐个纠正。

技术领域：

本发明涉及高空气象探测领域，尤其是一种提高无线电探空系统空地通信抗干扰的方法，能够改善空地通信抗干扰能力，提高空地通信的可靠性，有效获取高空气象探测资料。

背景技术：

为获取高空温压湿风等大气垂直分布廓线信息，高空气象探测通常利用充有氢气或氦气的气象气球携带配置有温压湿等传感器的探空仪来完成。在气球上升过程中将探测的温、压、湿等信息通过发射机发送到地面，经地面接收处理后，得到气象要素的垂直分布信息，以满足大气科学研究和气象服务保障的需求。

探空仪是一次性使用的仪器，要保证探空仪能很好的响应风场，要求其重量、体积等不能太大，对其功耗、代价等也有严格的限定条件。探空仪在飞行探测过程中，收发距离最大可达到150km-200km，会长时间处于长距离无线通信状态。通信过程中，信号极易受到外界各种因素的干扰，如其他相近频段的信号、大气电场和大气中的放电过程、探空仪摆动姿态等等，不可避免会出现一定概率的随机误码。以往的探空仪每秒发送一次实时观测的气象要素值，经常会出现某一帧数据误码，此时必然造成接收机无法解调出正确的气象要素值，造成该次数据丢失导致缺测，缺测严重时必然会影响探空数据质量，进而影响气象应用。需要解决探空信号传输中的误码问题。

发明内容：

为了解决这个问题，本发明目的是，提出一种在探空仪空地通信中加入纠错编码的方法，提高空地通信抗干扰能力。

本发明的技术方案是：一种提高无线电探空系统空地通信抗干扰的方法，其特征在于：首先采用前向纠错编码(FEC)方式对每组编码进行扩编，然后再用交织编码将探空仪探测得到的气象信息码流进行重排，从而得到具备抗突发干扰能力的可恢复码流。

交织编码的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错，前向纠错编码具有抗个别错误的能力。探空信号在实际通信环境下的信道衰落，将造成数字信号传输的突发性差错。利用前向纠错编码结合交织编码技术后可离散并纠正这种突发性差错，改善探空仪飞行过程中通信的传输性能。

所采用的交织编码方法为按比特交织的线性交织编码；

探空仪发射频点为403MHz或1680MHz的气象专用频段，经CDMA扩频后作BPSK调制发射；下行发送信息包含仪器号、温度、湿度、气压、气压附温、大气电场、导航定位数据等各类数据共46字节，数据率为每秒一帧；

考虑到探空仪编码工作通过单片机CPU进行；首先CPU通过数字接口将接收到的各个传感器的气象要素原始数据进行无损压缩得到368比特，然后再补足28比特的0，编码成长度为396的比特流，然后按照36位长度截取为11段，对每一段均进行余式计算，得到11个RS(15，9)编码；此时比特流在内存中作为一维数组存放，然后按照15个码元的宽度填入数组，得到一个11行15列的二维数组，在此二维数组之前添加32个比特的同步帧头后逐列发送给后续的CDMA软件单元即完成了RS编码和交织编码工作。

鉴于前向编码能提高纠错率，而RS编码是一种性能优异的编码方式，因而在探空数据处理可优选地采用RS编码。考虑到降低系统复杂度，可采用按比特交织的线性交织编码。即对RS编码后的数据再进行交织，可更有效的提高探空数据传输的正确率。