当航天飞行器以超高声速在临近空间飞行时,飞行器表面与空气产生剧烈的摩擦,高温高压的作用下使得空气被电离,其表面形成一层“等离子鞘套”严重影响了通信信号的传输,甚至导致通信中断。相关研究表明,当通信信号经过等离子鞘套进行传输时,信号的大部分能量无法穿透等离子体,即使地面监测站可以接收到信号,但由于等离子体的动态性仍会导致通信质量恶化。所以,不得不从信号处理的角度研究等动态离子体对通信信号的影响机理。理论与实验表明,等离子体是不稳定、动态时变的,动态特性不仅造成通信信号的功率严重衰减,同时也会造成相位抖动,这种双重作用被称为寄生调制效应。本论文主要针对等离子体的动态性产生的寄生调制效应对角度调制信号传输的影响,进行以下几个方面的研究:1.介绍了等离子体的基本特征参数和本文使用的动态等离子体信道建模方法,进一步研究了动态等离子体下的电波传播特性和信道特征。分析产生寄生调制效应的原因以及对通信信号的影响机理,验证通信信号经过动态等离子体后的衰减系数与等离子参数之间关系。2.研究动态等离子体对角度调制信号的影响,角度调制包括频率调制和相位调制,主要分析由等离子体的动态性造成的寄生调制效应分别对PSK信号和FSK信号信道容量的影响。通过理论和仿真发现,等离子的动态性严重影响了角度调制信号的信道容量,其中等离子体的厚度和等离子体的抖动方差对信道容量的影响最大。3.通过对动态等离子体下角度调制信号信道容量的估计,我们发现使用传统的判决方法,导致QPSK信号的信道容量大大减少。针对此问题,本文通过谱聚类方法对经过动态等离子体的QPSK信号进行解调,一定程度上缓解了等离子的动态性给QPSK信号传输带来高误码率问题。最后提出了模糊谱聚类的方法对QPSK信号进行最佳判决检测,进一步降低传输过程中的误码率。4.通过软件无线电平台进行模糊谱聚类判决方法的实验验证,利用本实验室研制的等离子发生装置,结合软件无线电平台搭建QPSK调制信号的收发系统。将模糊谱聚类判决方法导入软件无线电平台中,进行等离子体环境下QPSK信号的实时通信实验,缓减了等离子体的动态性对QPSK信号传输的影响。