CN112654057A - 基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于短波通信技术领域，公开了基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，包括步骤：在主台与从台之间建立数据链路；探测流程：主台发送宽带探测信号对所有信道进行探测评估，并选定双方的接收带宽和速率；业务流程：主台与从台进行业务数据的发送接收。本发明通过实时探测信道质量的变化，自动选择系统工作的带宽与传输速率，使系统始终工作于较佳的带宽与传输速率上，实现带宽与速率自适应于短波信道的变化，能有效提高通信质量，尽管在信道质量极差时，也能尽可能的实现可靠通信。

Description

基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法

技术领域

本发明属于短波通信技术领域，尤其涉及一种基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法。

背景技术

近年来，随着微处理器、数字信号处理基础上的自适应技术的发展，短波通信的质量和数据传输速率，各种自适应与抗干扰能力的不断提高，使现代短波通信，尤其是地空(地面台和机载台)短波通信获得了很大的发展。

为了改善短波通信质量、提高可通率，最有效的途径是实时地换频和选频，让通信线路始终工作在传播良好的弱噪声上，ALE(Automatic Link Establishment，短波自动链路建立)技术便是一种实现方案，该技术可以实时选频并自动选出最佳通信信道建链；还有第二代短波通信系统的自动链路建立技术，它能够提供可靠的链路自动建立技术，使建立链路的速率和成功率大大提高。

短波通信是无线电通信的一种，它主要是通过电离层介质和地球表面之间的反射来实现远程通信。由于电离层易受季节、昼夜和太阳活动等的影响，多径效应引起的时间色散和多普勒频移引起的频域色散，会使电波传播特性恶化，导致短波通信在稳定性和可靠性方面都较低。而且若传输速率越高，多径传播所引起的码间串扰越严重，使信号产生畸变，数据传输的质量也会受到影响。改善信道条件、提高信号传输质量和效率、降低误码率，一直是短波数字通信所要解决的主要问题。采用什么样的带宽及速率自适应方法，就成为获得良好通信的关键。

此外，短波信道狭窄且信道干扰严重，数据传输需在信道质量极差时尽可能的实现可靠通信。传统的数据传输仅仅支持单一速率、或者单一带宽下的通信，当多种带宽同时存在时，也容易产生带内干扰，影响数据传输效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，通过实时探测信道质量的变化，自动选择系统工作的带宽与传输速率，使系统始终工作于较佳的带宽与传输速率上，实现带宽与速率自适应于短波信道的变化，能有效提高通信质量，尽管在信道质量极差时，也能尽可能的实现可靠通信。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，包括以下步骤：

步骤1，在主台与从台之间建立数据链路：主台在所有信道上进行呼叫，从台在每个信道上进行应答，并将其每个接收信道的质量信息返回给主台；待所有接收信道全部返回信息后，主台选取接收信道质量最高的信道发送确认数据单元，并且将主台的最佳信道告知从台，主台和从台分别在各自的最佳信道上建立数据链路；

其中，每个接收信道的质量通过信噪比来表征；

步骤2，探测流程：主台发送宽带探测信号对所有信道进行探测评估，并选定双方的接收带宽和速率；在探测过程中，接收方通过接收探测信号质量确定发送方下次发送的带宽和速率，并在应答时将带宽和速率信息反馈给发送方，发送方收到反馈信息后采用新的波形参数进行调制发送；

其中，宽带探测信号的带宽为12KHz；当需要改变带宽时，接收方在当前信道带宽及约定的下次信道带宽上同时守候；

步骤3，业务流程：主台根据接收的业务信息设置发送波形并添加消息头形成主台的业务发送信息并发送给从台；从台接收该信息并判断信息校验码是否正确，若正确，则进行数据解调，得到解调业务数据、业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码，并进行下次发送业务数据的带宽和速率的自适应调整；否则，告知主台解调错误，主台下次采用当前带宽下的低速率发送信息；

从台根据解调的业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码生成从台的发送消息头，与解调数据形成从台的业务发送信息并发送给主台，发送结束后，判断下一次业务信息发送的带宽是否变化，若是，则预设下次接收信道带宽为12KHz，波形解调参数在当前带宽和预设带宽守候；否则，下一次接收信道和波形解调参数不变。

进一步地，步骤2中，在主台或从台出现接收超时的情况时，采用3KHz带宽和最低速率进行下次宽带探测信号的发送。

进一步地，所述对所有信道进行探测评估，具体为：

首先，确定信道带宽：4个3kHz、3个6kHz和1个12kHz；

然后，计算每个信道的信噪比，根据信噪比判断信道质量；

每个3kHz信道的质量直接由探测结果给出；

每个6kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR6k为6kHz带宽信道的信噪比，SNR3k1、SNR3k2分别为相邻的两个3kHz信道的信噪比；

12kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR12k为12kHz带宽信道的信噪比，SNR6k1、SNR6k2分别为相邻且不重叠的两个6kHz信道的信噪比。

更进一步地，所述每个3kHz信道的质量直接由探测结果给出，具体为：

首先，利用公式

对每个3KHz信道进行逐一评估，得到每个3KHz的信道质量；

其中，E_b为每比特的能量，N₀为噪声功率谱密度；

然后，根据4个3KHz信道的信噪比从候选带宽和传输速率中选取当前信道能够传输的带宽和速率；

其中，所述候选带宽和传输速率共有6种波形，分别为3KHz+600bps、3KHz+880bps、6KHz+880bps、6KHz+2320bps、12KHz+1600bps、12KHz+3040bps。

进一步地，所述数据解调包含同步头捕获和业务信息解调，所述同步头捕获的具体过程为：

首先，将具有L个码元的本地同步序列和接收序列分别均分为n段，2≤n≤100；

其次，每对分段序列对应一个相关器，采用滑动相关对本地同步序列和接收序列进行相关运算，得到n个相关峰值；

最后，对n个相关峰值做n点的快速傅里叶运算，确定最大峰值位置，即完成同步头捕获。

进一步地，所述下次发送业务数据的带宽和速率的自适应调整，具体为：

(a)确定候选带宽和候选传输速率；

其中，候选带宽为3kHz、6kHz和12kHz，候选传输速率为600bps、880bps、1600bps、2320bps和3040bps；

(b)计算累积误帧率、平均译码校验和及平均信噪比；

其中，累计误帧率为在数据链最大长度接收所需时间内的错误帧数占总帧数的比率；平均译码校验和为在数据链最大长度接收所需时间内LDPC译码校验和的平均值；平均信噪比为在数据链最大长度接收所需时间内接收信噪比的平均值；

(c)判断是否满足门限上调条件，若是，则转入(d)，否则，转入(e)；

(d)判断当前带宽是否存在更高的候选传输速率波形，若是，则选择当前带宽的更高候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则，判断是否存在满足传输要求的候选带宽位置，若是，依据频谱感知选择更高候选带宽下与当前传输速率相当的波形进行下一次业务数据发送的波形参数；否则保持当前传输速率；

(e)判断是否满足门限下调条件，若是，转入(f)，否则，保持当前传输速率；

(f)判断是否存在质量更好的候选带宽位置，若是，选择质量更好的候选带宽位置进行下一次业务数据发送的波形参数，否则准入(g)；

(g)判断当前带宽是否存在更低的候选传输速率，若是，选择当前带宽下更低的候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则转入(h)；

(h)依据频谱感知，判断是否存在更低候选带宽，若是，则选择更低候选带宽的最低传输速率作为下一次业务数据发送的波形参数；否则生成换频消息头，并通知发送方更换发送频率。

更进一步地，所述门限上调条件为：平均信噪比＞ML1；所述门限下调条件为：平均信噪比＜ML2；

其中，ML1、ML2分别为波形最低传输条件，每个波形不同。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过实时探测信道质量的变化，自动选择系统工作的带宽与传输速率，使系统始终工作于较佳的带宽与传输速率上，实现带宽与速率自适应于短波信道的变化。本发明对于不同的通信业务，能够自动的选择最佳传输带宽与传输速率，兼顾了通信业务的可靠性和有效性。在实际通信过程中，选择质量最优的信道与合理的传输速率进行通信，能有效提高通信质量，尽管在信道质量极差时，也能尽可能的实现可靠通信。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的数据链建链流程示意图；

图2为本发明的探测波形流程示意图；

图3为本发明的探测流程的主台与从台的自适应流程示意图；

图4为本发明子信道带宽示意图；

图5为本发明的业务流程的主台与从台的自适应流程示意图；

图6为本发明的分段滑动相关FFT示意图；

图7为本发明的同步捕获状态图；

图8为本发明的滑动分组相关同步捕获效果图。

图9为本发明的业务流程的带宽和速率自适应调整流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。

自适应带宽与速率是自适应技术的一个分支。本实施例中，在短波自适应数据传输系统中涉及3kHz、6kHz、12kHz带宽，可供选择的数据传输速率范围为600bps、880bps、1600bps、2320bps、3040bps。由于数据传输时涉及的带宽和传输速率较多，能否提高通信质量，其重点就放在探测信号的设计、信道质量的评估方法以及最优带宽与传输速率的自适应选择工作上。

本发明提出一种基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，包括以下步骤：

步骤1，在主台与从台之间建立数据链路：主台在所有信道上进行呼叫，从台在每个信道上进行应答，并将其每个接收信道的质量信息返回给主台；待所有接收信道全部返回信息后，主台选取接收信道质量最高的信道发送确认数据单元，并且将主台的最佳信道告知从台，主台和从台分别在各自的最佳信道上建立数据链路；其中，每个接收信道的质量通过信噪比来表征；

参考图1，数据链建链和声码建链流程不同，数据链建链是主台先在各个信道上进行呼叫，从台在各个信道上应答，将从台接收信道质量情况告知主台，主台不发确认PDU(数据单元)，等所有信道全部呼叫完后，主台在从台信道质量最好的信道上发送确认PDU，并且将主台最好的接收信道告知从台，主呼被呼在各自最好的信道上建链(异频建链)。

步骤2，探测流程：主台发送宽带探测信号对所有信道进行探测评估，并选定双方的接收带宽和速率；在探测过程中，接收方通过接收探测信号质量确定发送方下次发送的带宽和速率，并在应答时将带宽和速率信息反馈给发送方，发送方收到反馈信息后采用新的波形参数进行调制发送；其中，宽带探测信号的带宽为12KHz；当需要改变带宽时，接收方在当前信道带宽及约定的下次信道带宽上同时守候；

在实现自适应带宽与传输速率前，需完成信道质量的探测及其评估，为带宽与传输速率的自适应选择提供依据。本发明通过信道探测的方式，使用信噪比(SNR)来衡量信道质量的优劣。由于短波自适应数据传输涉及多个带宽，探测波形需同时对所有信道进行探测，因而要求探测信号在所有信道内都有频率分量，且带宽相同的信道上探测信号的频率分量能量相同，如此才能通过信噪比描述出相同带宽的信道上噪声的差异。

探测波形由发起方A发送，接收方B收到后分析数据，再发送应答波形告知A方B方适用的带宽速率；A方收到B方发送的应答波形后分析数据，最后发送确认波形告知B方A方适用的带宽速率。至此探测流程结束，A、B双方都知晓了对方适用的带宽速率，为后面的声码话、数据链传输服务，流程如图2所示。

建链后先发送探测波形，选定双方接收带宽和速率，并告知对方。如果有接收超时，或者不知道对方是否能收到波形时，需在3K和约定带宽守候，如图3所示。

本发明采用12KHz信号作为探测信号，它可以对12KHz短波信道中的每一个相邻的3KHz信道质量做出评估，而单个3KHz探测信号无法做到这一点。4个3KHz的信道质量都得到以后，可以选择可用的组合信道来通信，例如：两个相邻的3KHz信道质量较好，则这两个信道可以组合成6KHz的信道使用。同样的，如果4个3KHz信道质量都较好，则可以通信的信道带宽为12KHz。

被呼台站收到12kHz带宽的探测信号后，根据信道质量探测结果，可选择的子信道带宽有8种可能，即4个3kHz、3个6kHz和1个12kHz。如图4所示：

进一步对所有信道进行探测评估，具体为：

首先，确定信道带宽：4个3kHz、3个6kHz和1个12kHz；

然后，计算每个信道的信噪比，根据信噪比判断信道质量；

每个3kHz信道的质量直接由探测结果给出；具体为：

首先，利用公式

对每个3KHz信道进行逐一评估，得到每个3KHz的信道质量；

其中，E_b为每比特的能量，N₀为噪声功率谱密度；

然后，根据4个3KHz信道的信噪比从候选带宽和传输速率中选取当前信道能够传输的带宽和速率；

其中，所述候选带宽和传输速率共有6种波形，分别为3KHz+600bps、3KHz+880bps、6KHz+880bps、6KHz+2320bps、12KHz+1600bps、12KHz+3040bps。

每个6kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR6k为6kHz带宽信道的信噪比，SNR3k1、SNR3k2分别为相邻的两个3kHz信道的信噪比；

12kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR12k为12kHz带宽信道的信噪比，SNR6k1、SNR6k2分别为相邻且不重叠的两个6kHz信道的信噪比。

以上实施例中，通过接收到的单音信号，利用信噪比计算公式对4个3KHz信道进行逐一评估，得到4个3KHz的信道情况(信噪比)，根据4个信道的信噪比来判断此时信道能够传的带宽和速率(共有6种波形，3KHz600bps、3KHz880bps、6KHz880bps、6KHz2320bps、12KHz1600bps、12KHz3040bps，每个波形都有相应的最低传输条件)。

步骤3，业务流程：主台根据接收的业务信息设置发送波形并添加消息头形成主台的业务发送信息并发送给从台；从台接收该信息并判断信息校验码是否正确，若正确，则进行数据解调，得到解调业务数据、业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码，并进行下次发送业务数据的带宽和速率的自适应调整；否则，告知主台解调错误，主台下次采用当前带宽下的低速率发送信息；

从台根据解调的业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码生成从台的发送消息头，与解调数据形成从台的业务发送信息并发送给主台，发送结束后，判断下一次业务信息发送的带宽是否变化，若是，则预设下次接收信道带宽为12KHz，波形解调参数在当前带宽和预设带宽守候；否则，下一次接收信道和波形解调参数不变。

信道探测结束后，在数据传输过程中通过数据波形INFO(用户)信息通知对方用来确定后续传输采用的带宽和速率，具体流程：接收方通过接收数据波形信号质量进行确定发送方下一次发送的带宽和速率，并在应答时将带宽和速率信息反馈给发送方，发送方收到反馈信息后采用新的波形参数进行调制发送。注意当需要改变带宽或载波位置时，由于接收方并不知道发送端是否对反馈信息进行了可靠接收，所以需要在当前信道带宽及约定的下次信道带宽上同时守候。流程如图5所示。

本实施例的信号解调过程首先要进行信号捕获；信号捕获主要是用于确定有用信号的起始位置，如接收端无法确定空中信号是噪声还是有用信号，也就无法进行后续的信号处理过程。信号捕获是整个同步系统的关键，对信号捕获的要求是捕获率高且假同步和漏同步要低。

而辅助序列同步法常用的是自相关法，自相关法是一种串行搜索方法，在接收端用已知的同步序列与接收到的信号进行相关运算，由于同步前导序列良好的自相关性，当有用信号到达时，相关的结果会出现一个相关峰值，此时可以大致判断为检测到有用信号。但是，由于短波信道中存在多普勒频移，接收信号在进行去载波后，仍然存在Δf的频率分量，若直接和本地的同步序列进行相关后，则会由于频偏的影响而不会出现明显的峰值。在检测到有用信号时，接收信号与本地同步前导序列的相关的结果中只含有频偏分量，进行FFT后可以看到明显的峰值，因此采用滑动相关FFT方法进行同步捕获。每次滑动一个码元，使其进入滑动窗内，直到FFT的运算结果出现明显的峰值，此时，大致可以判断为有用信号的到达。分段滑动相关FFT过程如图6所示。

本实施例中，将576个码元的本地序列每9个码元为一段，分为64段。接收序列做同样处理；第一个分段序列对应第一个相关器c₀，第二个分段序列对应第二个相关器c₁，以此类推，直到第64个相关器c₆₃。这样就得到64个相关值，对这64个相关值做64点的FFT(快速傅里叶变换)运算，然后再进行峰值判决。分段滑动相关FFT如图7所示。

按上述进行同步捕获时会出现图8所示的状态，每种状态对应一个相关峰值，当接收序列滑动到状态3时峰值达到最大，此时即认为达到粗同步状态。此时再结合波形后续INFO序列，就可以准确的判断出信号起始位置。

采用本发明的分段捕获的方法进行同步头捕获的结果如图8所示，图8给出了信噪比为0dB时采用滑动分段相关的方法对接收信号进行粗同步捕获的效果图，从图中可以很明显的看到峰值位置，说明本发明提出的分段滑动相关法能够准确有效的进行同步头捕获。

本发明中，在每次业务数据的发送-接收结束后，都要对下一次发送的波形参数进行自适应调整，即自适应调整带宽和传输速率，如图9所示，其具体过程为：

(a)确定候选带宽和候选传输速率；

其中，候选带宽为3kHz、6kHz和12kHz，候选传输速率为600bps、880bps、1600bps、2320bps和3040bps；

(b)计算累积误帧率、平均译码校验和及平均信噪比；

其中，累计误帧率为在数据链最大长度接收所需时间内的错误帧数占总帧数的比率；平均译码校验和为在数据链最大长度接收所需时间内LDPC译码校验和的平均值；平均信噪比为在数据链最大长度接收所需时间内接收信噪比的平均值；

(c)判断是否满足门限上调条件，若是，则转入(d)，否则，转入(e)；

(d)判断当前带宽是否存在更高的候选传输速率波形，若是，则选择当前带宽的更高候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则，判断是否存在满足传输要求的候选带宽位置，若是，依据频谱感知选择更高候选带宽下与当前传输速率相当的波形进行下一次业务数据发送的波形参数；否则保持当前传输速率；

(e)判断是否满足门限下调条件，若是，转入(f)，否则，保持当前传输速率；

以上过程中，门限上调条件为：平均信噪比＞ML1；门限下调条件为：平均信噪比＜ML2；

其中，ML1、ML2分别为波形最低传输条件，每个波形不同。比如12KHz3040bps，ML1为3，ML2为1。

(f)判断是否存在质量更好的候选带宽位置，若是，选择质量更好的候选带宽位置进行下一次业务数据发送的波形参数，否则准入(g)；

(g)判断当前带宽是否存在更低的候选传输速率，若是，选择当前带宽下更低的候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则转入(h)；

(h)依据频谱感知，判断是否存在更低候选带宽，若是，则选择更低候选带宽的最低传输速率作为下一次业务数据发送的波形参数；否则生成换频消息头，并通知发送方更换发送频率。

实际上，本发明的带宽速率自适应调整策略为先速率后带宽的方式进行，如图9所示。

速率上调策略：速率上调的依据为接收波形质量LQA(解调方在信道估计之后计算出的信噪比和6相加的值)，如当前带宽已无可调速率，则再通过频谱感知进行带宽调整，带宽选定后速率约定为与当前速率相当的速率，然后在选定带宽上通过实际波形发送进行更高速率调整。

速率保持策略：针对3KHz和6KHz波形，当前速率不可用时，首先根据频谱感知寻找更加干净的带宽位置，在没有更好的传输位置时，才进行速率下调操作。

速率下调策略：速率下调的依据为波形接收质量LQA(解调方在信道估计之后计算出的信噪比和6相加的值)，如当前速率不在最低速率时，首先下调速率不变带宽；如果已经在最低速率，则通过频谱感知得到结果调整带宽，带宽选定后速率约定为最低速率。

这样就得到了8种子信道带宽的信道质量，根据所传输的业务，选择合适的带宽进行业务传输。

本发明业务流程中，每次业务数据发送-接收结束后，都要进行自适应调整波形参数。本发明中的每次判断是否换带宽或速率都是通过计算信噪比来评估的。

本发明提出了一种基于信道探测的带宽及速率自适应数据传输方法，采用探测与信道质量评估技术、粗同步捕获技术，在快速建链之后，通过对信道的探测，选出业务传输所需的最佳带宽和速率，实现了不同带宽和不同速率的自适应数据传输。并针对该方法，提出了相应的自适应调整策略，实现3K、6K和12K带宽的数据传输功能，并且在此基础上实现随着信道情况而改变当前传输速率和带宽的功能，以实现最佳的传输性能，提高了数据传输的准确性和可靠性。对于多种带宽与多种传输速率的短波数据传输来说，有较强的实用价值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在主台与从台之间建立数据链路：主台在所有信道上进行呼叫，从台在每个信道上进行应答，并将其每个接收信道的质量信息返回给主台；待所有接收信道全部返回信息后，主台选取接收信道质量最高的信道发送确认数据单元，并且将主台的最佳信道告知从台，主台和从台分别在各自的最佳信道上建立数据链路；

其中，每个接收信道的质量通过信噪比来表征；

步骤2，探测流程：主台发送宽带探测信号对所有信道进行探测评估，并选定双方的接收带宽和速率；在探测过程中，接收方通过接收探测信号质量确定发送方下次发送的带宽和速率，并在应答时将带宽和速率信息反馈给发送方，发送方收到反馈信息后采用新的波形参数进行调制发送；

其中，宽带探测信号的带宽为12KHz；当需要改变带宽时，接收方在当前信道带宽及约定的下次信道带宽上同时守候；

步骤3，业务流程：主台根据接收的业务信息设置发送波形并添加消息头形成主台的业务发送信息并发送给从台；从台接收该信息并判断信息校验码是否正确，若正确，则进行数据解调，得到解调业务数据、业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码，并进行下次发送业务数据的带宽和速率的自适应调整；否则，告知主台解调错误，主台下次采用当前带宽下的低速率发送信息；

从台根据解调的业务信噪比、当前频率的本地噪声和LDPC校验码生成从台的发送消息头，与解调数据形成从台的业务发送信息并发送给主台，发送结束后，判断下一次业务信息发送的带宽是否变化，若是，则预设下次接收信道带宽为12KHz，波形解调参数在当前带宽和预设带宽守候；否则，下一次接收信道和波形解调参数不变。

2.根据权利要求1所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，步骤2中，在主台或从台出现接收超时的情况时，采用3KHz带宽和最低速率进行下次宽带探测信号的发送。

3.根据权利要求1所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，所述对所有信道进行探测评估，具体为：

首先，确定信道带宽：4个3kHz、3个6kHz和1个12kHz；

然后，计算每个信道的信噪比，根据信噪比判断信道质量；

每个3kHz信道的质量直接由探测结果给出；

每个6kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR6k为6kHz带宽信道的信噪比，SNR3k1、SNR3k2分别为相邻的两个3kHz信道的信噪比；

12kHz信道的质量通过以下公式计算：

其中，SNR12k为12kHz带宽信道的信噪比，SNR6k1、SNR6k2分别为相邻且不重叠的两个6kHz信道的信噪比。

4.根据权利要求3所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，所述每个3kHz信道的质量直接由探测结果给出，具体为：

首先，利用公式

对每个3KHz信道进行逐一评估，得到每个3KHz的信道质量；

其中，E_b为每比特的能量，N₀为噪声功率谱密度；

然后，根据4个3KHz信道的信噪比从候选带宽和传输速率中选取当前信道能够传输的带宽和速率；

其中，所述候选带宽和传输速率共有6种波形，分别为3KHz+600bps、3KHz+880bps、6KHz+880bps、6KHz+2320bps、12KHz+1600bps、12KHz+3040bps。

5.根据权利要求1所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，所述数据解调包含同步头捕获和业务信息解调，所述同步头捕获的具体过程为：

首先，将具有L个码元的本地同步序列和接收序列分别均分为n段，2≤n≤100；

其次，每对分段序列对应一个相关器，采用滑动相关对本地同步序列和接收序列进行相关运算，得到n个相关峰值；

最后，对n个相关峰值做n点的快速傅里叶运算，确定最大峰值位置，即完成同步头捕获。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，所述下次发送业务数据的带宽和速率的自适应调整，具体为：

(a)确定候选带宽和候选传输速率；

其中，候选带宽为3kHz、6kHz和12kHz，候选传输速率为600bps、880bps、1600bps、2320bps和3040bps；

(b)计算累积误帧率、平均译码校验和及平均信噪比；

其中，累计误帧率为在数据链最大长度接收所需时间内的错误帧数占总帧数的比率；平均译码校验和为在数据链最大长度接收所需时间内LDPC译码校验和的平均值；平均信噪比为在数据链最大长度接收所需时间内接收信噪比的平均值；

(c)判断是否满足门限上调条件，若是，则转入(d)，否则，转入(e)；

(d)判断当前带宽是否存在更高的候选传输速率波形，若是，则选择当前带宽的更高候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则，判断是否存在满足传输要求的候选带宽位置，若是，依据频谱感知选择更高候选带宽下与当前传输速率相当的波形进行下一次业务数据发送的波形参数；否则保持当前传输速率；

(e)判断是否满足门限下调条件，若是，转入(f)，否则，保持当前传输速率；

(f)判断是否存在质量更好的候选带宽位置，若是，选择质量更好的候选带宽位置进行下一次业务数据发送的波形参数，否则准入(g)；

(g)判断当前带宽是否存在更低的候选传输速率，若是，选择当前带宽下更低的候选传输速率进行下一次业务数据发送的波形参数；否则转入(h)；

(h)依据频谱感知，判断是否存在更低候选带宽，若是，则选择更低候选带宽的最低传输速率作为下一次业务数据发送的波形参数；否则生成换频消息头，并通知发送方更换发送频率。

7.根据权利要求6所述的基于信道探测的带宽及速率自适应通信方法，其特征在于，所述门限上调条件为：平均信噪比>ML1；所述门限下调条件为：平均信噪比<ML2；

其中，ML1、ML2分别为波形最低传输条件，每个波形不同。

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