预编码技术在无人机通信系统中的应用研究

发布时间：2021-11-23 21:27

　　随着无线通信和电子技术的发展,无人机在很多领域得到广泛应用。其通信系统大多工作在微波频段,属于视距通信范畴。为了实现对无人机的超视距指挥控制,改善无人机上下行链路的通信性能,可以依托地面有线网络将多个无人机地面站组网使用。其中,从无人机至地面站的下行链路可采用多用户MIMO的信道模型,利用预编码技术来抵御多径干扰和信道噪声。该文介绍在准确掌握信道状态信息的前提下,几种常见的预编码技术。针对无人机使用场景,对这些预编码技术进行分析对比,提出基于最大化SLNR准则的预编码技术能够在性能和复杂度之间取得较好的折中。未来,改进信道状态信息获取方法以及在掌握部分信道状态信息的条件下进行预编码设计将是重要的研究方向。 

【文章来源】：电子质量. 2020,(11)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

微波通信传播损耗、地形阴影慢衰落和多径快衰落示意图

利用组网技术将无人机活动区域周边多个地面站综合运用，既可以实现无人机超视距指挥控制，也可以通过构建多个信道显著提升传输速率或改善通信质量，如图2所示。操作员通过地面站向无人机发射信号时，可以根据无人机的实时位置和通信范围，结合信道质量评估结果，选择一个或多个最优地面站通过不同的时隙、基于不同的载频或采用不同的编码完成数据发送。无人机上的接收机对这些信号进行统一的合并处理就可以高质量的还原出原始信号。同理，对于下行链路，无人机通过机上的全向或定向天线发射信号后，其通信范围内的多个地面站均可接收到该信号，将这些信号统一汇总至操作员所在的数据处理节点进行合并即可达到分集接收的目的。只要多个地面站相隔距离较远，即可认为这些传输信道在时间域、频率域或码域的相关性较低，属于相互独立的信道，其信道模型与多用户MIMO通信系统相仿，如图3所示。

操作员通过地面站向无人机发射信号时，可以根据无人机的实时位置和通信范围，结合信道质量评估结果，选择一个或多个最优地面站通过不同的时隙、基于不同的载频或采用不同的编码完成数据发送。无人机上的接收机对这些信号进行统一的合并处理就可以高质量的还原出原始信号。同理，对于下行链路，无人机通过机上的全向或定向天线发射信号后，其通信范围内的多个地面站均可接收到该信号，将这些信号统一汇总至操作员所在的数据处理节点进行合并即可达到分集接收的目的。只要多个地面站相隔距离较远，即可认为这些传输信道在时间域、频率域或码域的相关性较低，属于相互独立的信道，其信道模型与多用户MIMO通信系统相仿，如图3所示。假定无人机下行链路中，共有n个地面站在其通信范围以内，且各地面站相隔较远，可视其信道相互独立。用si,1≤i≤n，表示无人机发往第i个地面站的原始信号。这些原始信号经不同预编码wi,1≤i≤n，处理后，从发射端合并发出，发射信号可表示为。不同地面站接收到的信号可表示为：

【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统[J]. 朱煜良,赵智全,姚长虹,李陟,朱秋明.  电讯技术. 2019(04)
[2]基于信道估计的Turbo均衡算法在数据链中应用[J]. 陈绍银,周金荣,游行远,彭军伟.  指挥信息系统与技术. 2017(06)
[3]基于C#的无人机地面站软件设计[J]. 杨青,赵锋,李阳.  电子质量. 2017(05)
[4]大规模MIMO系统中信道状态信息获取方法的概述[J]. 李振一,刘梦璐.  广东通信技术. 2016(11)
[5]地面小型无人平台协同[J]. 吴波,周武,金彬.  指挥信息系统与技术. 2014(03)
[6]分集合并及Rake接收抗多径衰落技术[J]. 董晓华,阚春荣.  电子质量. 2014(03)
[7]多用户MIMO中基于部分信道状态信息预编码的稳健性研究[J]. 张倩,谢显中.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2009(01)
[8]无人机平台的超视距多链路中继[J]. 罗卫兵,王永生.  遥测遥控. 2003(02)
[9]无人机发展综述[J]. 秦博,王蕾.  飞航导弹. 2002(08)

博士论文
[1]多用户MIMO无线通信系统的预编码技术研究[D]. 曹颖鸿.大连理工大学 2013

硕士论文
[1]多用户MIMO系统中的编码技术研究[D]. 李星.河北科技大学 2019
[2]多用户MIMO系统下行链路预编码技术研究[D]. 孙成越.西安电子科技大学 2017
[3]下行多用户MIMO系统预编码和功率分配的联合优化研究[D]. 解女兰.浙江大学 2017
[4]大规模多用户MIMO预编码方案的研究[D]. 张卓.哈尔滨工程大学 2017



本文编号：3514671