CN113595686A - 一种短波通信数传方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短波通信数传方法，包括以下步骤：发送端和接收端握手；发送端将待发数据封装为数据帧结构并传至接收端进行存储，同时将其校验结果封装为应答帧结构，发送端通过读取其错误标识位来判断需要重传子帧；发送端根据应答信号做出相应决定；发送端收到应答数据后，判断正确率并估计信噪比；判断信噪比，将数据帧结构重新进行封装传输；根据判断结果自适应地在优选频率集中切频，完成数据传输；本发明利用ARQ进行实时信道条件摸底，在发送端通过其反馈的信道条件参数进行决策，选择适合的传输方案，在接收端，进行自适应解调和实时信道评估；有效提升了短波通信的可靠性，保证了其长时间有效传输。

Description

一种短波通信数传方法及其系统
技术领域
本发明涉及短波信道自适应技术的研究领域，特别涉及一种短波通信数传方法及其系统。
背景技术
短波通信具有通信距离远，开通迅速，机动灵活，不依靠中继通信等优点，一直以来都是军用通信和应急通信的重要手段，如何有效的利用现有技术使短波通信信道可以长时间保持可靠有效的通信一直是研究人员工作的目标。短波通信主要依靠不稳定的大气电离层反射来进行电波传播，而电离层是分层、不均匀和时变的传输媒介，从而使得短波信道具有多径传播、时变色散、衰落严重、干扰复杂的特点，其本质属于一种随参信道。
单一不变的通信传输方法往往不具备适应复杂多变的随参信道的能力，数据帧太长、信息传输速率高、调制阶数和码率高且交织长度短的通信系统往往具备吞吐量高，通信效率高的特点，但其抗干扰和多径时变信道的能力差，一般只适用于应用在信道条件好的场景中；而与之相反的通信方式，数据帧短、信息传输速率低、调制阶数低，码率低或者交织长度长的通信系统，如基于动态认知与高可靠通信协议的通信方式，虽然其吞吐量下降，但是其可以应用在通信环境恶劣的场景中。故针对多变不规律的短波信道条件，基于短波数传自适应通信协议方案提供了一种根据短波信道条件，自适应的更改传输相关参数，为短波通信的高效合理应用提供了一种新的思路。
以往的短波自适应技术中，经过频率预测软件和历史经验数据得到固定频率(假设选取的是通信发起时信道条件较好的频率)后，收发双方通过突发报头取得数据通信链路，同步报头中包含着一定的同步信息，例如数据交织度、数据速率(发送方设定)、通信带宽、调制方式等。通信双方一旦取得数据链路则将在此通信链路上进行数据通信，直到信道条件不能继续支持现有频率下的数据通信为止。由此可见，在通信链路建立的同时，数据通信参数就被固定了下来，无论将来信道条件如何变化(好或者差)，发送方只会采用通信发起时设定的通信参数来进行数据传输，未从系统的角度进行整个短波通信数传系统的自适应设计，从而其对具备随参性的短波信道的适应性相对较差，在多变信道下应用范围有限。
现有技术中，短波信道容易受到电离层的影响，通信过程中出现其他干扰的机率也相对其他信道更大，其单个频点的通信效果可能出现长时间的恶化或者是突发地恶化而导致当前所用的通信参数(码长、速率、带宽、星座映射方式、码率等)无法适应当前的通信条件，但是这并不代表该频点失去了通信的能力，冒然地简单的通过切频有时候不一定可以保持通信的可靠性，从而导致通信可靠性低。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种短波通信数传方法及其系统，通过对一段时间的通信条件的实时感知与记录，有效选择可用的通信频率，从而避开强干扰及天波环境差的频段；并通过动态的改变发送端的数据帧长、传输波特率、传输带宽、星座图的大小、编码方案、码率等，或者通过综合改变前面所述的各种传输参数，在较好的短波信道条件下获得较大的吞吐量，而当短波信道质量下降时，也可以相应地更改传输参数，达到提高系统资源的利用率，获得较高的系统吞吐量和通信容量的目的，进而实现在不牺牲误帧率性能的前提下，保证短波通信高效可靠的进行。
本发明的第一目的在于提供一种应用于发送端的短波通信数传方法。
本发明的第二目的在于提供一种应用于接收端的短波通信数传方法。
本发明的第三目的在于提供一种短波通信数传系统。
本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：
一种短波通信数传方法，应用于发送端，其特征在于，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手；
发送端将需要发送的数据封装为第一数据帧结构，并将第一数据帧结构传输至接收端；
发送端通过读取接收端封装的应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
若发送端未在规定的时间内收到ACK应答信号，则重新发包，重试多次后仍失败则报警退出，并记录文件断点，以备断点续传；
发送端收到应答数据后，判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，所述第一步骤选择包括：返回执行封装步骤、估计信噪比；
若估计信噪比，则判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，所述第二步骤选择包括：返回执行封装步骤、按照优先级矩阵进行传输参数转换，如按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
进一步地，所述判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，具体为：判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤；反之，则估计信噪比。
进一步地，所述判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，具体为：判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定返回执行封装步骤还是按照优先级矩阵进行传输参数转换，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输。
进一步地，所述时间参数与当前电台数传协议相关；其具体的时间参数包括以下3种：
a、WaitAckTime
发送端发完一数据包后，等待接收端ACK信号的时间，该时间溢出而未收到ACK则重发该数据包；该参数是由传输速率、交织方式、电台收发切换时间决定的；
b、WaitSeqTime
接收端在发出ACK信号后，等待下一数据包的时间；该时间溢出则请求断链；
c、PTTDelay
在每次按下PTT之后，发数据之前，都需要该延时，其是大功率电台从接收状态到发射状态所需要的延迟时间，该参数由电台的性能决定；如果按下PTT后没有足够的等待时间，则最初一部分数据将会丢失。
进一步地，所述时间参数受通信过程中若干种因素影响，包括电台的收发切换时间、发送速率、交织模式和一次发送的数据量。
所有时间参数均应该同不同传输参数一同例化在优先级矩阵中。
进一步地，所述第一数据帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、子帧数、子帧1……子帧S；其中，子帧i含有用于校验其自身是否被正确接收的校验数据，每帧数据均含有用户数据，S为大于1的自然数，i取1至S；
所述应答帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、CRC校验码和结束标志；其中应答帧结构中含有错误标识位，所述错误标识位长度为4个字节一共32bits，从左到右分别代表相应的32个子帧，正确置1，错误置0。
进一步地，所述发送端和接收端双方正确建链，具体为：包含请求方和应答方，建链过程如下：请求方发“请求建链”帧，类型标识定义为“LE”，并设置重发次数N和溢出时间T；应答方收到“请求建链帧”帧，如同意建链，则回传“同意”应答帧，类型标识定义为“OK”，同时初始化本地参数，进入建链；如不同意建链，则回传“拒绝”应答帧，类型标识定义为“NO”；请求方如收到“同意”，则清除重发次数N和溢出时间T，同时初始化本地参数，进入建链；如收到“拒绝”，则停止建链，如T溢出且未收到回传，则N--，重试，直到N＝＝0，则提示退出。
进一步地，所述正确率阈值为30％。
进一步地，所述新设计的传输参数包含帧长、单次传输帧个数、交织长度、传输速率、星座映射方式和编码码率。
进一步地，所述优先级矩阵具体为：按帧长、单次传输帧个数、交织模式，变速率、星座映射方式、编码码率为优先级排序，即在需要自适应时，主要是变帧长和单次传输帧个数，而在帧长为最长或最短时，传输帧正确率仍然高于99％或低于90％，则考虑变交织模式和变速率，变星座映射方式和编码码率是在传输帧正确率在经过上面三种自适应后依然低于90％的情况才考虑；
不同的短波信道条件对应于不同的传输方案，定义优先级矩阵为：
Figure BDA0003184287790000041
其中，矩阵的每一行代表可供选择的一种传输方案，矩阵的每一列代表波形的一种传输参数，以上矩阵代表一共有m个可采用的传输参数方案，一共有n个可以选择的传输参数。
根据当前反馈的传输正确率和估计信噪比，在S矩阵中依次选择，直到找到适用于当前传输条件的相关参数序列组；
本发明的第二目的通过以下技术方案实现：
一种短波通信数传方法，应用于接收端，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手，接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
接收端对发送端发送的第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，则估计信噪比，若所估计出的信噪比是满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
直至发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，且所估计出的信噪比不满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
所述发送端和接收端双方正确建链，具体为：包含请求方和应答方，建链过程如下：请求方发“请求建链”帧，类型标识定义为“LE”，并设置重发次数N和溢出时间T；应答方收到“请求建链”帧，如同意建链，则回传“同意”应答帧，类型标识定义为“OK”，同时初始化本地参数，进入建链；如不同意建链，则回传“拒绝”应答帧，类型标识定义为“NO”；请求方如收到“同意”，则清除重发次数N和溢出时间T，同时初始化本地参数，进入建链；如收到“拒绝”，则停止建链，如T溢出且未收到回传，则N--，重试，直到N＝＝0，则提示退出。
所述按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输，具体为：所述优先级矩阵为：按变帧长、单次传输帧个数、交织模式，变速率，星座映射方式、编码码率为优先级排序，即在需要自适应时，主要是变帧长和单次传输帧个数，而在帧长为最长或最短时，传输帧正确率仍然高于99％或低于90，则考虑交织模式和变速率，变星座映射方式和编码码率是在传输帧正确率在经过上面三种自适应后依然低于90％的的情况才考虑；
不同的短波信道条件对应于不同的传输方案，定义优先级矩阵为：
Figure BDA0003184287790000061
其中，矩阵的每一行代表可供选择的一种传输方案，矩阵的每一列代表波形的一种传输参数，以上矩阵代表一共有m个可采用的传输参数方案，一共有n个可选择的传输参数。
所述正确率阈值为30％。
本发明的第三目的通过以下技术方案实现：
一种短波通信数传系统，包括：
链路层协议运行模块，用于在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端和接收端在链路层进行握手，以保证接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
数据封装模块，用于数据的封装处理；
存储封装模块，用于对第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
错误标识码判断模块，用于通过读取应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
正确率阈值判断模块，用于判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则估计信噪比；
信噪比判断模块，用于判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
遍历判断模块，用于遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明为一种短波通信数传方法，通过建立一种短波数传自适应通信协议来约束通信双方，使双方每次在信道条件偶发恶化或者长时恶化时，通过对波形参数自适应的优选更新以匹配当前信道，在最低配置的情况不能通信才通过“切换信道”，可以最大程度的实现在规定时间内将数据无差错地传输到接收方，从而在收发双方之间建立起可靠的自适应的通信链路，提高吞吐量，减小了信息中断概率。
附图说明
图1为本发明所述实施例1中的短波通信数传方法的流程图；
图2为本发明所述实施例1中数据帧结构示意图；
图3为本发明所述实施例1中应答帧结构示意图；
图4为本发明所述实施例1中发送端和接收端的具体流程图；
图5为本发明所述实施例2中的短波通信数传方法的流程图；
图6为本发明所述一种短波通信数传系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
一种短波通信数传方法，应用于发送端，如图1所述，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手；
发送端将需要发送的数据封装为第一数据帧结构，并将第一数据帧结构传输至接收端；
发送端通过读取接收端封装的应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
若发送端未在规定的时间内收到ACK应答信号，则重新发包，重试多次后仍失败则报警退出，并记录文件断点，以备断点续传；
发送端收到应答数据后，判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，所述第一步骤选择包括：返回执行封装步骤、估计信噪比；
若估计信噪比，则判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，所述第二步骤选择包括：返回执行封装步骤、按照优先级矩阵进行传输参数转换，如按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
所述判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，具体为：判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤；反之，则估计信噪比。所述正确率阈值为30％。
所述判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，具体为：判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定返回执行封装步骤还是按照优先级矩阵进行传输参数转换，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输。
所述时间参数与当前电台数传协议相关；其具体的时间参数包括以下3种：
a、WaitAckTime
发送端发完一数据包后，等待接收端ACK信号的时间，该时间溢出而未收到ACK则重发该数据包；该参数是由传输速率、交织方式、电台收发切换时间决定的；
b、WaitSeqTime
接收端在发出ACK信号后，等待下一数据包的时间；该时间溢出则请求断链；
c、PTTDelay
在每次按下PTT之后，发数据之前，都需要该延时，其是大功率电台从接收状态到发射状态所需要的延迟时间，该参数由电台的性能决定；如果按下PTT后没有足够的等待时间，则最初一部分数据将会丢失。
所述时间参数受通信过程中若干种因素影响，包括电台的收发切换时间、发送速率、交织模式和一次发送的数据量。
所有时间参数均应该同不同传输参数一同例化在优先级矩阵中。
所述发送端和接收端双方正确建链，具体为：包含请求方和应答方，建链过程如下：请求方发“请求建链”帧，类型标识定义为“LE”，并设置重发次数N和溢出时间T；应答方收到“请求建链帧”帧，如同意建链，则回传“同意”应答帧，类型标识定义为“OK”，同时初始化本地参数，进入建链；如不同意建链，则回传“拒绝”应答帧，类型标识定义为“NO”；请求方如收到“同意”，则清除重发次数N和溢出时间T，同时初始化本地参数，进入建链；如收到“拒绝”，则停止建链，如T溢出且未收到回传，则N--，重试，直到N＝＝0，则提示退出。
所述第一数据帧结构，如图2所示，具体包含：同步训练序列码、帧标识、子帧数、子帧1……子帧S；其中，子帧i含有用于校验其自身是否被正确接收的校验数据，每帧数据均含有用户数据，S为大于1的自然数，i取1至S；
所述应答帧结构，如图3所示，具体包含：同步训练序列码、帧标识、CRC校验码和结束标志；其中应答帧结构中含有错误标识位，所述错误标识位长度为4个字节一共32bits，从左到右分别代表相应的32个子帧，正确置1，错误置0。
所述新设计的传输参数包含帧长、单次传输帧个数、交织长度、传输速率、星座映射方式和编码码率。
所述优先级矩阵具体为：按帧长、单次传输帧个数、交织模式，变速率、星座映射方式、编码码率为优先级排序，即在需要自适应时，主要是变帧长和单次传输帧个数，而在帧长为最长或最短时，传输帧正确率仍然高于99％或低于90％，则考虑变交织模式和变速率，变星座映射方式和编码码率是在传输帧正确率在经过上面三种自适应后依然低于90％的情况才考虑；
不同的短波信道条件对应于不同的传输方案，定义优先级矩阵为：
Figure BDA0003184287790000091
其中，矩阵的每一行代表可供选择的一种传输方案，矩阵的每一列代表波形的一种传输参数，以上矩阵代表一共有m个可采用的传输参数方案，一共有n个可以选择的传输参数。
根据当前反馈的传输正确率和估计信噪比，在S矩阵中依次选择，直到找到适用于当前传输条件的相关参数序列组；
发送端和接收端的具体流程如图4所示：
假定当前工件状态为最佳频点位置，此时系统通信双方在同一个频点下建立基于ARQ的通信流程。
图中的椭圆形表示系统状态，平行四边形代表一个暂态，箭头表示状态流向。
每一暂态分别完成以下任务：
1、封包
①根据得到的ACK信号(应答帧)封装一个新的数据帧，封包的原则是未确认的数据帧帧号保留，按照新的数据内容和传输参数组成新的数据帧；
②根据3处理的结果决定是否变帧长及单次传输帧的个数。
2、发送
将数据帧发出，等待ACK信号(应答帧)，根据3处理的结果决定是否变传输速率、映射方式和编码码率；
3、处理ACK帧
①根据得到的ACK信号(应答帧)决定是否释放待确认数据帧内存；
②统计ACK信号(应答帧)的误帧率及传输SNR以决定是否采用自适应，如要采用自适应则按照预先设定的优先级矩阵进行传输参数变换；
4、ACK时间溢出
发送方如在规定的时间内未收到ACK信号(应答帧)，则重发包。重试多次后仍失败则报警退出，并记录文件断点，以备断点续传；
5、失败：数据帧或ACK(应答帧)在传输中失败；
6、数据帧时间溢出：接受方在发出ACK后，在规定的时间未收到下一数据包，发“请求拆链”应答帧(类型标识定义为“LD”)，并记录文件断点，以备断点续传；
7、接收
对数据帧解调并做CRC校验，根据校验结果，给发方回传ACK(应答帧)；
8、处理数据帧
对正确的数据帧进行存储处理。
优选的，优先级矩阵中应该包含：帧长、单次发送帧个数、交织方式、传输速率、带宽、星座映射方式、码率；优选级顺序应为：按变帧长、单次发送帧个数、交织模式、变速率(传输带宽)、变码率和星座映射方式。
优选的，若以上变换到最低档传输参数时依旧无法满足通信要求，则自动下发“切换信道”指令，系统自发的将通信频点设置为优选频率集中的另一个。
发送端数据处理，具体包括以下分步骤：
步骤1：主控下发数据，同时等待ACK应答后返回信息，包括错误帧数据及更新后的传输参数，其中帧长为m，帧个数为n，则L＝m*n；若当前存储数据问题为l，判定l>L是否满足，如果满足，则执行步骤2，如果不满足，则继续等待；
步骤2：将L长的存储数据按照图1所示数据帧的格式填入，并进行封装；
步骤3：判断是否在定时器溢出时间之内接收到应答帧，若未收到应答帧，则判断为ACK应答时间溢出，此时需要重发上次发送的数据帧，若未收到应答帧次数超过阈值，则中断退出发送流程；若接收到应答帧且应答帧中未有错误信息，则按照当前传输参数及时间参数进行数据帧发送；且应答帧出现错误信息，则转入步骤4；
步骤4：提取当前传输参数及ACK错误标识信息，通过错误标识信息识别当前错误子帧位置及个数，计算对应的误帧率，若误帧率小于阈值，则将错误子帧数据与下一次主控上发数据一同再次发送；若误帧率大于阈值，则进入步骤5；
步骤5：估计当前SNR，若此时SNR大于当前传输参数所需阈值，则同样将错误子帧数据与下一次主控上发数据一同再次发送；若大于阈值，则转入步骤6；
步骤6：按照预先设定的优选级矩阵选择较次一级的传输参数，重新设定下次传输所需的相关参数，并按照该传输参数进行下一次错误子帧数据和主控上发数据的发送，并同时更新该传输参数对应的时间参数，以期最大化吞吐量。
优选的，优先级矩阵中应该包含：帧长、单次发送帧个数、交织方式、传输速率、带宽、星座映射方式、码率；优选级顺序应为：按变帧长、单次发送帧个数、交织模式、变速率(传输带宽)、变码率和星座映射方式。
优选的，若以上变换到最低档传输参数时依旧无法满足通信要求，则协议下发“切换信道”指令，系统自发的将通信频点设置为优选频率集中的另一个。
具体地，以上分步骤之间不是按顺序进行，彼此之间存在相互影响关系。
接收端数据处理，具体包括以下分步骤：
步骤1：接收机等待接收数据，若未在规定的时间参数内接收到数据，则发送“请求拆链”帧；若在规定时间内解调出帧标识并接收到完整帧数据；
步骤2：检测子帧出错情况并存储正确传输的子帧数据；
步骤3：根据解调结果计算误码率并生成错误标识项；
步骤4：生成并发送ACK应答帧，应答帧结构如图3。
实施例2：
一种短波通信数传方法，应用于接收端，如图5所示，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手，接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
接收端对发送端发送的第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，则估计信噪比，若所估计出的信噪比是满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
直至发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，且所估计出的信噪比不满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
所述发送端和接收端双方正确建链，具体为：包含请求方和应答方，建链过程如下：请求方发“请求建链”帧，类型标识定义为“LE”，并设置重发次数N和溢出时间T；应答方收到“请求建链”帧，如同意建链，则回传“同意”应答帧，类型标识定义为“OK”，同时初始化本地参数，进入建链；如不同意建链，则回传“拒绝”应答帧，类型标识定义为“NO”；请求方如收到“同意”，则清除重发次数N和溢出时间T，同时初始化本地参数，进入建链；如收到“拒绝”，则停止建链，如T溢出且未收到回传，则N--，重试，直到N＝＝0，则提示退出。
所述按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输，具体为：所述优先级矩阵为：按变帧长、单次传输帧个数、交织模式，变速率，星座映射方式、编码码率为优先级排序，即在需要自适应时，主要是变帧长和单次传输帧个数，而在帧长为最长或最短时，传输帧正确率仍然高于99％或低于90，则考虑交织模式和变速率，变星座映射方式和编码码率是在传输帧正确率在经过上面三种自适应后依然低于90％的的情况才考虑；
不同的短波信道条件对应于不同的传输方案，定义优先级矩阵为：
Figure BDA0003184287790000131
其中，矩阵的每一行代表可供选择的一种传输方案，矩阵的每一列代表波形的一种传输参数，以上矩阵代表一共有m个可采用的传输参数方案，一共有n个可选择的传输参数。
根据当前反馈的传输正确率和估计信噪比，在S矩阵中依次选择，直到找到适用于当前传输条件的相关参数序列组；
所述正确率阈值为30％。
所述判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，具体为：判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤；反之，则估计信噪比。所述正确率阈值为30％。
所述判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，具体为：判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定返回执行封装步骤还是按照优先级矩阵进行传输参数转换，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输。
所述时间参数与当前电台数传协议相关；其具体的时间参数包括以下3种：
a、WaitAckTime
发送端发完一数据包后，等待接收端ACK信号的时间，该时间溢出而未收到ACK则重发该数据包；该参数是由传输速率、交织方式、电台收发切换时间决定的；
b、WaitSeqTime
接收端在发出ACK信号后，等待下一数据包的时间；该时间溢出则请求断链；
c、PTTDelay
在每次按下PTT之后，发数据之前，都需要该延时，其是大功率电台从接收状态到发射状态所需要的延迟时间，该参数由电台的性能决定；如果按下PTT后没有足够的等待时间，则最初一部分数据将会丢失。
所述时间参数受通信过程中若干种因素影响，包括电台的收发切换时间、发送速率、交织模式和一次发送的数据量。
所有时间参数均应该同不同传输参数一同例化在优先级矩阵中。
所述第一数据帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、子帧数、子帧1……子帧S；其中，子帧i含有用于校验其自身是否被正确接收的校验数据，每帧数据均含有用户数据，S为大于1的自然数，i取1至S；
所述应答帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、CRC校验码和结束标志；其中应答帧结构中含有错误标识位，所述错误标识位长度为4个字节一共32bits，从左到右分别代表相应的32个子帧，正确置1，错误置0。
所述新设计的传输参数包含帧长、单次传输帧个数、交织长度、传输速率、星座映射方式和编码码率。
实施例3：
一种短波通信数传系统，如图6所示，包括：
链路层协议运行模块，用于在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端和接收端在链路层进行握手，以保证接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
数据封装模块，用于数据的封装处理；
存储封装模块，用于对第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
错误标识码判断模块，用于通过读取应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
正确率阈值判断模块，用于判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则估计信噪比；
信噪比判断模块，用于判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
遍历判断模块，用于遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短波通信数传方法，应用于发送端，其特征在于，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手；
发送端将需要发送的数据封装为第一数据帧结构，并将第一数据帧结构传输至接收端；
发送端通过读取接收端封装的应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
若发送端未在规定的时间内收到ACK应答信号，则重新发包，重试多次后仍失败则报警退出，并记录文件断点，以备断点续传；
发送端收到应答数据后，判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，所述第一步骤选择包括：返回执行封装步骤、估计信噪比；
若估计信噪比，则判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，所述第二步骤选择包括：返回执行封装步骤、按照优先级矩阵进行传输参数转换，如按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，根据判断结果决定执行第一步骤选择，具体为：判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤；反之，则估计信噪比。
3.根据权利要求1所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定执行第二步骤选择，具体为：判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，根据判断结果决定返回执行封装步骤还是按照优先级矩阵进行传输参数转换，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输。
4.根据权利要求3所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述时间参数与当前电台数传协议相关；其具体的时间参数包括以下3种：
a、WaitAckTime
发送端发完一数据包后，等待接收端ACK信号的时间，该时间溢出而未收到ACK则重发该数据包；该参数是由传输速率、交织方式、电台收发切换时间决定的；
b、WaitSeqTime
接收端在发出ACK信号后，等待下一数据包的时间；该时间溢出则请求断链；
c、PTTDelay
在每次按下PTT之后，发数据之前，都需要该延时，其是大功率电台从接收状态到发射状态所需要的延迟时间，该参数由电台的性能决定；如果按下PTT后没有足够的等待时间，则最初一部分数据将会丢失。
5.根据权利要求1所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述第一数据帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、子帧数、子帧1……子帧S；其中，子帧i含有用于校验其自身是否被正确接收的校验数据，每帧数据均含有用户数据，S为大于1的自然数，i取1至S；
所述应答帧结构，具体包含：同步训练序列码、帧标识、CRC校验码和结束标志；其中应答帧结构中含有错误标识位，所述错误标识位长度为4个字节一共32bits，从左到右分别代表相应的32个子帧，正确置1，错误置0。
6.一种短波通信数传方法，应用于接收端，其特征在于，包括以下步骤：
在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端与接收端在链路层进行握手，接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
接收端对发送端发送的第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率大于正确率阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
若发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，则估计信噪比，若所估计出的信噪比是满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则返回执行封装步骤，接收端重新处理第一数据帧结构和封装应答帧结构；
直至发送端接收到的应答数据的帧正确率不大于正确率阈值，且所估计出的信噪比不满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输；
遍历所有优先级矩阵的传输参数后，若应答数据的正确率依旧小于正确率阈值，则给链路控制器发出“切换信道”指令，从而自适应地在当前优选频率集中进行切频，完成数据传输。
7.根据权利要求6所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述发送端和接收端双方正确建链，具体为：包含请求方和应答方，建链过程如下：请求方发“请求建链”帧，类型标识定义为“LE”，并设置重发次数N和溢出时间T；应答方收到“请求建链”帧，如同意建链，则回传“同意”应答帧，类型标识定义为“OK”，同时初始化本地参数，进入建链；如不同意建链，则回传“拒绝”应答帧，类型标识定义为“NO”；请求方如收到“同意”，则清除重发次数N和溢出时间T，同时初始化本地参数，进入建链；如收到“拒绝”，则停止建链，如T溢出且未收到回传，则N--，重试，直到N＝＝0，则提示退出。
8.根据权利要求6所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述按照优先级矩阵进行传输参数转换，需同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照重新设计的传输参数进行封装传输，具体为：所述优先级矩阵为：按变帧长、单次传输帧个数、交织模式，变速率，星座映射方式、编码码率为优先级排序，即在需要自适应时，主要是变帧长和单次传输帧个数，而在帧长为最长或最短时，传输帧正确率仍然高于99％或低于90％，则考虑交织模式和变速率，变星座映射方式和编码码率是在传输帧正确率在经过上面三种自适应后依然低于90％的情况才考虑；
不同的短波信道条件对应于不同的传输方案，定义优先级矩阵为：
Figure FDA0003184287780000031
其中，矩阵的每一行代表可供选择的一种传输方案，矩阵的每一列代表波形的一种传输参数，以上矩阵代表一共有m个可采用的传输参数方案，一共有n个可选择的传输参数。
9.根据权利要求5所述的一种短波通信数传方法，其特征在于，所述正确率阈值为30％。
10.一种短波通信数传系统，其特征在于，包括：
链路层协议运行模块，用于在发送端和接收端双方正确建链的基础上，发送端和接收端在链路层进行握手，以保证接收端的物理层基于选择重传式ARQ协议运行；
数据封装模块，用于数据的封装处理；
存储封装模块，用于对第一数据帧结构中正确的数据帧进行存储处理，同时将接收后的每帧数据的校验结果封装为应答帧结构；
错误标识码判断模块，用于通过读取应答帧结构中的错误标识位来判断需要重传的子帧；
正确率阈值判断模块，用于判断接收到的应答数据的帧正确率是否大于正确率阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则估计信噪比；
信噪比判断模块，用于判断所估计出的信噪比是否满足当前所用传输参数所需信噪比阈值，如果是，返回执行封装步骤；如果否，则按照优先级矩阵进行传输参数转换，并同时更改传输所用时间参数，将数据帧结构按照新设计的传输参数进行封装传输；
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