一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，包括以下步骤；发射端对编码数据和本地生成的两种UW序列按照特定的方式进行组帧，然后发送出去；接收端对经过电离层散射信道传输的信号进行采样，将采样得到的信号与本地存储的序列进行互相关，获取多路多径数据；对每一路多径数据进行去循环前缀处理，然后再进行FFT变换到频域，使用子帧中插入的已知序列进行信道估计，获取电离层散射信道的信道响应，对数据进行频域均衡后再经IFFT变换到时域；对均衡后的多路多径数据进行加权求和，得到合并后的信号数据。本发明专利技术从接收端采样信号分离出多路多径数据后再进行均衡合并，具有良好的抗多径衰落性能；在工程中使用非常方便。非常方便。非常方便。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法


[0001]本专利技术涉及涉及散射通信领域，特别涉及一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法。

技术介绍

[0002]电离层散射通信是指利用电离层中的不均匀性对电磁波产生的散射作用进行的超视距通信。相比于视距无线通信，利用电离层散射信道进行的超视距通信的最大优点是传播距离远，单跳可达一两千公里，容易跨越高山、湖海、沙漠等人烟稀少的地区。此外，使用电离层散射信道进行的超视距通信在传播上基本不受磁暴、极光、雷电甚至大气核爆炸的影响，相对来说比较稳定，是一种重要的民用和军事无线通信方法。
[0003]但是，电离层散射通信也有其缺点，利用电离层散射信道进行的超视距通信除了因超长距离传播带来的较大的传输损耗外，还有因信号在电离层散射信道中的多径传播引起的时变衰落特性。在实际测试中，电离层散射信道中传播的信号其时延扩展在严重时可达两百微秒以上，经过不同路径到达的信号相位不一致，这些不同路径的相位不一致的多个信号最终在接收端叠加导致严重的多径衰落。常规的单载波频域均衡技术在实际使用中表现得差强人意，如何更好的抵抗信号在电离层散射信道传输时引起的多径衰落，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，以达到提高电离层散射通信系统的抗多径衰落性能，适合工程实现的目的。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，包括以下步骤；
[0007](1)生成UW序列UW1和UW序列UW2，并将UW序列UW1和UW序列UW2均保存在系统的发射端和接收端；
[0008](2)发射端将等待传输的数据分割为长度相等的多段数据，将UW序列UW1复制成3份等间隔插入到多段数据之间，分别将每段数据的尾部数据以及每段UW序列UW1的尾部数据分别复制添加到它们的头部作为该段数据的循环前缀，从而得到子帧；
[0009](3)UW序列UW2后面连接多个子帧进行组帧并发送出去；
[0010](4)接收端对发送信号过电离层散射信道产生的信号进行采样接收，并对采样接收到的数据和本地存储的UW序列UW2进行互相关，得到相关峰图，相关峰图上主径的幅值为A
max
，找到主径附近所有大于的径，并记录下这些径的模(A1,A2,...,A
m
,...,A
M
)和位置(loc1,loc2,...,loc
m
,...,loc
M
)，A
m
表示第m个大于的径的模，loc
m
表示第m个大于
的径的位置，m∈[1,M]，M为主径附近所有大于的径的总个数；分别以这些径的位置作为同步位置获取与M数量相等的多路多径数据，根据添加的循环前缀的位置去掉每一路数据的循环前缀；
[0011](5)对每一路多径数据以子帧为单位进行处理，利用子帧序列中插入的3段UW序列UW1使用LS信道估计算法进行信道估计，并通过MMSE均衡算法进行信道均衡，得到该路多径数据的信道均衡后的结果；
[0012](6)将多路多径数据信道均衡后的结果进行加权合并。
[0013]上述方案中，步骤(1)中，UW序列使用的是Zadoff
‑
Chu序列，通过如下公式产生：
[0014][0015]式中，N为生成序列的长度，j为虚数单位，k为UW序列中的序号；其中，UW序列UW1和UW序列UW2使用不同的序列长度N1和N2生成，N1的取值是2的正整数幂次方，N2的取值由系统传输数据时占用的带宽进行确定。
[0016]上述方案中，步骤(2)中，等待传输的编码数据被等分割为12段，分割后每段数据的长度与UW序列UW1的长度相同，分别在第2段、第6段和第10段数据后插入UW序列UW1。
[0017]上述方案中，步骤(2)中，循环前缀的长度为数据分段长度的1/8，且满足循环前缀的长度除以信号传输速率的结果大于信道的时延。
[0018]上述方案中，步骤(5)中，信道估计的具体方式为：
[0019]接收端根据子帧里UW序列UW1原来插入的位置提取出三段UW序列UW1，通过FFT变换得到过电离层散射信道后3段UW序列UW1的FFT变换值U
k1
(k)、U
k2
(k)和U
k3
(k)，对本地存储的UW序列UW1进行FFT变换得到UW序列UW1的FFT变换值U
k
(k)；由此，得到这一子帧传输的电离层散射信道的频域估计值为：
[0020][0021]上述方案中，步骤(5)中，信道均衡的具体方式为：
[0022]假设此子帧中第i个数据段经FFT变换为X
i
(k)，用表示这一子帧中噪声的平均功率，用表示这一子帧中接收信号的平均功率，用表示这一子帧传输经过的电离层散射信道的频域估计值的共轭，则此子帧中第i个数据段经过MMSE均衡的结果为：
[0023][0024]式中，IFFT表示逆快速傅里叶变换；
[0025]噪声的平均功率和接收信号的平均功率的估算方式分别为：
[0026][0027][0028]式中，N1为插入的UW序列UW1的长度，u
k1
(k)、u
k2
(k)和u
k3
(k)分别为这一子帧中插入的三段UW序列UW1过电离层散射信道后的接收值；
[0029]对一个子帧中的所有数据段进行信道均衡后将这些数据段的信道均衡后结果按顺序连接起来得到这一子帧的信道均衡后结果，将这一路多径数据中所有子帧的信道均衡后结果按顺序连接起来得到这一路多径数据的信道均衡后的结果，对于第m个大于的径，将其作为同步位置获取的该路多径数据经MMSE信道均衡后的结果表示为y
m
。
[0030]上述方案中，步骤(6)中，多路多径数据进行加权合并的加权系数为：
[0031][0032]其中，A
m
表示第m个大于1/2主径幅值的径的模，M为主径附近所有大于的径的总个数；
[0033]多路多径数据进行加权合并的具体方法为：
[0034][0035]其中，w
m
为加权系数，y
m
为由第m个大于的径作为同步位置获取的该路多径数据经MMSE信道均衡后的结果，y为加权合并后得到的合并数据。
[0036]通过上述技术方案，本专利技术提供的一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法具有如下有益效果：
[0037]本专利技术在发射端对数据和本地产生的两种UW序列按照特定的格式进行组帧，组帧后发送出去，在接收端对接收采样信号与本地存储已知序列进行互相关，分离出多路多径数据，对每一路多径数据分别以子帧为单位进行信道估计、信道均衡后再对均衡后的多路多径数据加权合并，充分利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，其特征在于，包括以下步骤；(1)生成UW序列UW1和UW序列UW2，并将UW序列UW1和UW序列UW2均保存在系统的发射端和接收端；(2)发射端将等待传输的数据分割为长度相等的多段数据，将UW序列UW1复制成3份等间隔插入到多段数据之间，分别将每段数据的尾部数据以及每段UW序列UW1的尾部数据分别复制添加到它们的头部作为该段数据的循环前缀，从而得到子帧；(3)UW序列UW2后面连接多个子帧进行组帧并发送出去；(4)接收端对发送信号过电离层散射信道产生的信号进行采样接收，并对采样接收到的数据和本地存储的UW序列UW2进行互相关，得到相关峰图，相关峰图上主径的幅值为A
max
，找到主径附近所有大于的径，并记录下这些径的模(A1,A2,...,A
m
,...,A
M
)和位置(loc1,loc2,
…
,loc
m
,
…
,loc
M
)，A
m
表示第m个大于的径的模，loc
m
表示第m个大于的径的位置，m∈[1,M]，M为主径附近所有大于的径的总个数；分别以这些径的位置作为同步位置获取与M数量相等的多路多径数据，根据添加的循环前缀的位置去掉每一路数据的循环前缀；(5)对每一路多径数据以子帧为单位进行处理，利用子帧序列中插入的3段UW序列UW1使用LS信道估计算法进行信道估计，并通过MMSE均衡算法进行信道均衡，得到该路多径数据的信道均衡后的结果；(6)将多路多径数据信道均衡后的结果进行加权合并。2.根据权利要求1所述的一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，其特征在于，步骤(1)中，UW序列使用的是Zadoff
‑
Chu序列，通过如下公式产生：式中，N为生成序列的长度，j为虚数单位，k为UW序列中的序号；其中，UW序列UW1和UW序列UW2使用不同的序列长度N1和N2生成，N1的取值是2的正整数幂次方，N2的取值由系统传输数据时占用的带宽进行确定。3.根据权利要求1所述的一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，其特征在于，步骤(2)中，等待传输的编码数据被等分割为12段，分割后每段数据的长度与UW序列UW1的长度相同，分别在第2段、第6段和第10段数据后插入UW序列UW1。4.根据权利要求1所述的一种适用于电离层散射信道的抗多径衰落通信方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊海良，张玉炎，崔翔，张纪伟，赵佳琛，杨巨涛，郝书吉，张文超，许玉丹，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：