无人平台协同数据传输技术研究

发布时间：2020-10-12 19:07

　　 随着智能产业和无线技术的发展和广泛应用,无人设备在越来越多的领域发挥重要作用。随着各场景需求日益复杂,单一设备进行任务的局限性日益明显,使用多无人设备组成的无人平台系统,逐渐成为发展趋势。无人平台系统中,每个设备都是一个通信节点,互相传输信息,利用这些特性采用协同数据传输技术,可以减少信号衰落、损耗,对保证各设备间的正常通信和协作有重要意义。论文主要研究无人平台适用的协同数据传输技术,利用无人平台的特点改进传输策略,提升数据传输质量。首先,介绍无人平台的信道模型和分集的基本思想,具体研究了放大转发、协同编码等主要协同传输技术。对各技术的中断概率、误码率等传输性能进行详细分析,总结优缺点和适用范围。对于传统固定门限协同节点选择算法要求节点位置固定的不足,提出自适应门限混合解码协同节点选择算法,根据节点情况调整门限。仿真结果表明,改进后的算法比原算法更适合应用在节点位置会发生变化的无人平台中。其次,对于传统协同编码传输技术没有充分利用信道资源,提出增量反馈编码协同传输技术,通过接收反馈信息,调整传输策略。仿真结果表明,改进后的技术在充分利用资源的基础上提升了一定可靠性。最后,研究了不同信道条件下网络编码在协同传输系统中使用的优越性。对网络协同编码传输技术中断性能进行分析,针对其在协同节点离接收端较远的场景下不如传统方案,提出反馈网络协同编码传输技术,根据接收情况改进传输策略。仿真结果表明,优化后的传输策略在某些场景下,比单独使用一种技术传输性能更好。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN919.1;TN919.3
【部分图文】：

2图1.1 协同非协同方式对比a)直接进行通信 b)协同通信方式协同数据传输技术中研究的重点主要在于协同节点的协同处理方法上。为了提升更多的传输性能和提升资源利用率，人们还把网络编码的思想融入到协同数据传输技术之中。网路编码起源于 21 世纪人们对有线系统传输容量的研究[1]，网络编码是节点之间的相互合作完成的，突破了传统协作方案的传输和处理方式，随后被证明同样可以应用于无线传输网络中。一个节点的电磁波信号进行传播的时候可能会被附近其他的节点接收到，同时，一个节点也可能同时接收到多个节点发送的电磁波，物理层网络编码技术利用这些“干扰”进行网络编码，发掘出系统的潜在吞吐量。Chen 等学者首次将网络编码技术应用到无线协同传输网络之中，他们分析了网络编码应用于协同通信系统后给传输性能带来的收益，为改进无线系统传输性能、增加系统吞吐量提供了新的思路[5]。结合无人平台系统的特殊性

尺度损耗主要由于两点间的距离变化而产生（为简化模型，在陆面上的无人平台忽略来自于地面的反射）。图2.1 节点不处于一个平面除了单纯增大发射信号的功率以外，采用协同传输技术，在适当的位置放置协同节点辅助传输，可以有效的改善信道环境，减少阴影的遮挡，是减少大尺度衰落带来影响的有效手段。2.1.3 小尺度传播模型除了距离因素外，信号在无线信道中传播所经历的衰弱类型依赖于其他多种因素，包括传输信号特性、移动的速度或者移动的方向等。自由空间中，电磁波的广播会受到各种折射或衰减的影响，这使得目的节点收到的是多条链路传过来的电磁信号副本，由此产生了多径信道。小尺度衰落是无人平台的发送节点与接收端之间的多条信号路径互相干扰造成的，由于物体的移动导致了多径信道的时变特性

的小尺度传播效应时，可以省略υ 。文献[15]给出了适用于无人机的小尺度衰落模型如图 2.2 所示，接收信号幅度服从瑞利分布。图2.2 无人机小尺度衰落模型综上所述，大尺度衰落模型主要适用于在平台开阔环境下的无人平台数据传输，主要的影响来自于自由空间的衰减和传输路径的损耗。小尺度衰落模型主要使用在城市等多路径环境下的无人平台进行通信，关注的主要是多径衰落的各个影响因素。实际中，协同通信技术的研究通常在小尺度衰落模型下进行的。2.2 分集技术介于以上介绍的多种干扰因素对传输信道的不利影响，实际中极大的限制了无线通信系统的数据传输性能，仅通过增加发射功率、接收端灵敏度，降低速率这些方法显然不能解决所有问题，为了应对这些影响因素，提升信道的可靠性能，一种有效方法是使用分集技术[16]。研究表明
【参考文献】

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本文编号：2838155