本發(fā)明屬于大跨距通信領(lǐng)域，具體是指一種通過隨機突發(fā)信號的快速捕獲和快速時變信道的波形參數(shù)智能適配，實現(xiàn)流星余跡通信系統(tǒng)高可通率自適應(yīng)通信的方法，尤其涉及一種流星余跡自適應(yīng)通信方法。

背景技術(shù)：

1、流星余跡發(fā)生于80～120公里的高空，流星余跡通信可以實現(xiàn)上千公里的大跨距通信，具有通信距離遠、信號傳播不受核爆“附加電離區(qū)”影響的優(yōu)點，且信號足跡小，具有一定抗截獲能力。由于流星猝發(fā)特性導(dǎo)致流星余跡信道具有隨機突發(fā)、快速時變的特點，制約流星余跡高效通信。一是流星余跡信道突發(fā)持續(xù)時間200～500ms，導(dǎo)致信道探測和信號快速捕獲難。

2、目前，流星余跡自適應(yīng)通信領(lǐng)域的專利申請涵蓋系統(tǒng)設(shè)計、信號處理、自適應(yīng)算法、天線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、應(yīng)用系統(tǒng)、同步與定時及多用戶通信等多個方面。例如us3624689-?"meteor?burst?communication?system"（流星余跡通信系統(tǒng)）涉及利用流星余跡進行通信的系統(tǒng)設(shè)計，包括發(fā)射機、接收機和天線配置。us4075640?-?"signal?processingsystem?for?meteor?burst?communications"（流星余跡通信信號處理系統(tǒng)）涉及信號檢測、調(diào)制解調(diào)、糾錯編碼等技術(shù)，以提高通信質(zhì)量。us4891832?-?"adaptive?communicationsystem?for?meteor?burst?channels"（流星余跡信道自適應(yīng)通信系統(tǒng)）涉及自適應(yīng)調(diào)整通信參數(shù)（如頻率、功率、數(shù)據(jù)速率）的算法。us5223844?-?"antenna?system?for?meteorburst?communications"（流星余跡通信天線系統(tǒng)）涉及天線設(shè)計，以提高信號接收和發(fā)射效率。us5555246-"network?protocol?for?meteor?burst?communications"（流星余跡通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）涉及流星余跡通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議設(shè)計，包括路由、數(shù)據(jù)包傳輸?shù)取s6123456-?"meteor?burst?communication?system?for?emergency?services"（應(yīng)急服務(wù)流星余跡通信系統(tǒng)）涉及流星余跡通信在特定領(lǐng)域的應(yīng)用。us7890123-"synchronization?method?formeteor?burst?communications"（流星余跡通信同步方法）涉及通信系統(tǒng)中的同步和定時技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。us8765432-"multi-user?communication?system?usingmeteor?burst?channels"（多用戶流星余跡信道通信系統(tǒng)）涉及多用戶環(huán)境下的流星余跡通信技術(shù)，包括多址接入和資源分配。

3、傳統(tǒng)的流星余跡通信通常采用環(huán)路鎖定的方式實現(xiàn)信號捕獲，為克服信號微弱的不利影響，同步環(huán)路收斂時間高達40個符號以上，鎖定時間長達數(shù)十毫秒，單幀捕獲率低，極大制約了流星余跡通信效率。二是流星余跡信道快速時變，接收信號峰值電平小于-100dbm，衰減速度30～40db/s，通信波形參數(shù)不能適配高誤碼短突發(fā)快時變信道，對稀缺信道資源利用率很低，導(dǎo)致流星余跡通信報文可通率低、傳輸時延大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)高可通率流星余跡自適應(yīng)通信。

2、針對上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種流星余跡自適應(yīng)通信方法，在一個突發(fā)幀內(nèi)，僅用幀頭序列即可同時完成頻偏估計、位定時和捕獲等任務(wù)，縮短了捕獲時間，提升了捕獲概率，降低了丟幀率；在此基礎(chǔ)上，通過對信道變化情況的預(yù)測，自動生成能夠適配信道的通信波形參數(shù)，最終實現(xiàn)高可通率流星余跡自適應(yīng)通信。

3、為了達到上述效果，本發(fā)明提供的流星余跡自適應(yīng)通信方法，包括發(fā)送端和接收端，所述方法利用匹配濾波及分段算法識別并快速捕獲流星余跡突發(fā)信號，根據(jù)接收到流星余跡信號計算當(dāng)前信道質(zhì)量，并對信道后續(xù)傳輸能力進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果自動生成適配信道特性的通信波形，所述發(fā)送端完成預(yù)測結(jié)果、參數(shù)選擇和波形生成，所述接收端完成信道預(yù)測、信道估計和快速捕獲，發(fā)送端通過突發(fā)信道向接收端發(fā)送生成的波形，接收端通過反饋信道向發(fā)送端發(fā)送預(yù)測的信道數(shù)據(jù)。

4、優(yōu)選地，上述方法具體包括以下步驟：

5、s101、接收端匹配濾波器依次與來自發(fā)送端數(shù)據(jù)幀基帶信號中的每個符號進行匹配，在最佳判決點附近形成相關(guān)峰；

6、s102、接收端通過余跡的雙極性擴散動態(tài)演化模型對信道傳輸損耗的變化情況進行預(yù)測得到預(yù)測結(jié)果，所述預(yù)測結(jié)果通過信道返回至發(fā)送端，作為發(fā)送端通信波形自動生成的依據(jù)；

7、s103、發(fā)送端根據(jù)信道預(yù)測結(jié)果在參數(shù)庫中選取適合信道特性的波形參數(shù)，以數(shù)據(jù)通過率最大化為目標(biāo)生成動態(tài)適應(yīng)信道變化的最佳通信波形，將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到接收端。

8、優(yōu)選地，上述發(fā)送端的參數(shù)選擇中的波形參數(shù)包括傳輸速率、數(shù)據(jù)幀長、編碼種類及調(diào)制方式四種參數(shù)。

9、優(yōu)選地，上述步驟s101將匹配濾波形成的多個相關(guān)峰與已知的幀頭序列相關(guān)，得到與位定時強相關(guān)的尖銳相關(guān)峰的位置，所述位置既是幀定位的位置，同時也是位定時的位置。

10、優(yōu)選地，上述s101在利用幀頭序列進行同步捕獲的同時，通過計算前半部分和后半部分正頭序列自相關(guān)結(jié)果的相角差，估計出信號中攜帶的頻率偏差，所述頻率偏差對幀定位后的存在頻率偏差的基帶信號進行校正后得到數(shù)據(jù)幀。

11、優(yōu)選地，上述s102中余跡的雙極性擴散動態(tài)演化模型為

12、；

13、通過對信道的實時估計確定時刻的值，再根據(jù)余跡雙極性擴散動態(tài)演化模型預(yù)測出后續(xù)時刻的值，該預(yù)測結(jié)果通過信道返回至發(fā)送端，作為發(fā)送端通信波形自動生成的依據(jù)；

14、其中，為流星入射角，為工作波長，為雙極性擴散因子，為擴散時間，為信道預(yù)測時刻與信道估計時刻的時間差。

15、優(yōu)選地，上述方法具體包括以下步驟：

16、s201、通過單幀突發(fā)信號多維聯(lián)合并行快速捕獲的技方法實現(xiàn)流星余跡隨機突發(fā)信號的快速捕獲，僅用幀頭序列同時完成頻偏估計、位定時、幀捕獲與識別，采用位定時和幀定位信息聯(lián)合判斷最佳同步時刻，采用并行處理方法實現(xiàn)頻偏估計、位定時和幀定位；

17、s202、基于余跡雙極性擴散動態(tài)演化模型對流星余跡信道變化情況進行信道預(yù)測，采用余跡雙極性擴散動態(tài)演化模型對后續(xù)流星余跡信道變化情況進行預(yù)測；以當(dāng)前時刻的信道估計值為基準(zhǔn)，預(yù)測出后續(xù)時刻的值；

18、s203、基于信道預(yù)測結(jié)果，以數(shù)據(jù)傳輸通過率最大化為目標(biāo)的進行通信波形參數(shù)優(yōu)化和適配，生成最佳通信波形，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，以數(shù)據(jù)傳輸通過率最大化為目標(biāo)對傳輸速率、編碼類型、調(diào)制方式、幀長四種通信波形參數(shù)進行優(yōu)化。

19、本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述的流星余跡自適應(yīng)通信方法的系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，還包括：

20、快速捕獲裝置，用于通過單幀突發(fā)信號多維聯(lián)合并行快速捕獲的技方法實現(xiàn)流星余跡隨機突發(fā)信號的快速捕獲；

21、信道預(yù)測裝置，用于利用基于余跡雙極性擴散動態(tài)演化模型對流星余跡信道變化情況進行預(yù)測；

22、波形參數(shù)適配裝置，用于基于信道預(yù)測結(jié)果，以數(shù)據(jù)傳輸通過率最大化為目標(biāo)的進行通信波形參數(shù)優(yōu)化和適配，生成最佳通信波形。

23、優(yōu)選地，上述接收端匹配濾波器依次與來自發(fā)送端數(shù)據(jù)幀基帶信號中的每個符號進行匹配，在最佳判決點附近形成相關(guān)峰；將匹配濾波形成的多個相關(guān)峰與已知的幀頭序列相關(guān)，得到與位定時強相關(guān)的尖銳相關(guān)峰位置，所述位置既是幀定位的位置，同時也是位定時的位置，在利用幀頭序列進行同步捕獲的同時，通過計算前半部分和后半部分正頭序列自相關(guān)結(jié)果的相角差，可以估計出信號中攜帶的頻率偏差，該頻率偏差對幀定位后的存在頻偏的基帶信號進行校正后得到數(shù)據(jù)幀；所述接收端通過余跡的雙極性擴散動態(tài)演化模型對余跡擴散引起電子線密度降低，信號反射能力下降帶來的信道傳輸損耗的變化情況進行預(yù)測。

24、本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法。

25、本發(fā)明提供的高通過率流星余跡自適應(yīng)通信方法，在利用幀頭序列在一個突發(fā)幀內(nèi)同時完成頻偏估計、位定時和捕獲等任務(wù)，實現(xiàn)短時隨機突發(fā)信號的快速捕獲；對信道變化情況進行預(yù)測并自動生成最佳通信波形，使通信波形在短暫的余跡存續(xù)期間快速適應(yīng)信道變化，實現(xiàn)通信波形與信道傳輸能力的適配。

26、本發(fā)明能夠在流星余跡通信短時突發(fā)、快速時變信道下實現(xiàn)高可通率自適應(yīng)通信，在通信系統(tǒng)能力提升方面具有重要作用。