基于FRFT的无人机下行数据链通信技术研究
发布时间：2021-08-31 05:38
无人机下行数据链是一条与地面指挥中心进行数据交互的通信链路。正交频分复用OFDM技术因其频谱利用率高、传输速率快而被广泛应用于下行数据链传输中。随着无线通信技术不断发展,更加需要信号隐蔽性好、抗截获及抗多径能力强的通信技术,其中由于分数阶傅里叶变换FRFT的分数阶次可变,能更为灵活地适应快速时变信道,在深入研究OFDM传输方法基础上,将FRFT技术与OFDM技术相结合,开展基于FRFT的无人机下行数据链通信技术研究,为提高通信系统的传输数据率和抗干扰能力提供关键技术和方法,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文在对分数阶傅里叶变换技术FRFT和无人机下行数据链OFDM传输方法深入分析的基础上,将FRFT技术与OFDM技术相结合,开展了基于FRFT-OFDM通信模型下循环前缀加入方法的研究,并提出了一种最优分数阶次选择方法,通过仿真验证了其能有效降低系统的误码率。为了进一步提高无人机下行数据链抗干扰能力,引入差分跳频通信中的G函数机制,提出了一种FRFT-DFH-OFDM传输方法,以实现高效、可靠传输。研究中,对其信号产生和接收进行建模,重点对产生机理中一维数据的产生、G函数控制的二维信...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机下行数据链通信系统原理框图
第2章无人机下行数据链通信关键技术研究-9-复用设备恢复出原始发送信号，对恢复得到的多路信号进行记录，分析处理以及显示，最后依照用户需求将最终形式传送给用户，至此，无人机下行数据链通信系统的传输过程结束[36]。无人机下行数据链中各部分组成简化框图，如图2.2所式。图2.2下行数据链路遥测信息传输模型Fig.2.2Downlinktelemetryinformationtransmissionmodel（1）下行链路中的信息源信息源的功能是产生待传输的数据信息，即下行数据链遥测到的信息，并将其转换为电信号的形式。（2）下行链路中的信源编解码信源编码的功能是将发送信号进行模数转换，以确保发送信号的有效性。对应于接收端的解码则是编码的逆处理过程。（3）下行链路中的多路与分路设备多路设备的功能是将遥测到的不同种类的信号，复合为一路信号进行发送，从而达到高效传输的目的，同时节约了信道资源。而接收端的分路设备是将发送端复合得到的一路信号经过相应设备恢复为原始多路信号。（4）下行链路中的信道编译码信道编码主要在待传输信息码元序列基础上添加一系列与原始信息码元存在特定联系的监督码元，接收端则可以通过这种联系进行检查错误码元并纠错，从而提高传输的可靠性[37]。
沈阳理工大学硕士学位论文-14-变为经Fourier变换的波形；当0.01时，即是经过FRFT后的信号，因其变换角度接近0，所以波形接近于方波；当2时，和原始方波信号的波形相同。因此角度周期为2π，则由此可见p的周期为4。变换角度越接近于0，波形越和原始波形相近。分数阶傅里叶变换同样可以对非平稳信号进行处理，以线性调频（LFM）信号为典型的非平稳信号在分数阶域表现出明显的特征。LFM信号的表达式如下。20012()2()()tjftktxtBrecteT（2-11）图2.4为频率100sfHZ，周期T10s，带宽0BkT30HZ的LFM信号在时域上的波形，图2.5为其在频域上的波形。图2.4LFM信号时域波形图2.5LFM信号频域波形Fig.2.4LFMsignaltimedomainwaveformFig.2.5LFMsignalfrequencydomainwaveform图2.6为LFM信号在不同变换阶次下的波形。-2-1.5-1-0.500.511.52-3-2-10123p=0.8时的实部和虚部-2-1.5-1-0.500.511.52-3-2-10123p=0.75时的实部和虚部(a)p0.5时的实部和虚部(b)p0.7时的实部和虚部
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低成本高可靠无人机机载数据通信系统设计[J]. 王铮勐,饶浩,梁显锋. 电讯技术. 2018(08)
[2]集群式电子战无人机的OODA作战环分析与建模[J]. 张阳,王艳正,司光亚. 火力与指挥控制. 2018(08)
[3]分数傅里叶变换理论及其应用研究进展[J]. 马金铭,苗红霞,苏新华,高畅,康学净,陶然. 光电工程. 2018(06)
[4]无人机下行通信数据传输信号同步设计研究[J]. 明斌,赵利,刘小康. 计算机仿真. 2018(01)
[5]无人机数据链系统抗干扰性能评估方法研究[J]. 闫云斌,崔雪炜,王永川,李永科. 海军工程大学学报. 2017(05)
[6]基于FrFT域的雷达压制干扰信号噪声特征提取与分类研究[J]. 杨林,王国宏,杨忠. 舰船电子工程. 2017(09)
[7]Link22抗干扰性能分析[J]. 赵曙光,朱海鸿,张益民. 信息化研究. 2016(06)
[8]基于DCT-DWT的FRFT数字水印算法[J]. 华梦,王雷. 南京理工大学学报. 2015(04)
[9]无人机宽带测控与信息传输系统关键技术研究[J]. 涂宜锋. 电讯技术. 2014(09)
[10]外军无人机数据链的发展现状与趋势[J]. 李桂花. 电讯技术. 2014(06)
博士论文
[1]无线通信系统新型多载波传输技术研究[D]. 李飞.北京邮电大学 2019
[2]基于OFDM的高速移动无线通信系统及宽带卫星通信系统关键技术研究[D]. 田清华.北京邮电大学 2013
[3]OFDM无线通信系统信道估计及自适应算法的研究[D]. 石钧.北京邮电大学 2012
[4]跳频通信系统抗干扰关键技术研究[D]. 周志强.电子科技大学 2010
[5]分数傅里叶变换在数字图像处理中的应用研究[D]. 杨文涛.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]OFDM系统中降低PAPR算法研究[D]. 于东旭.兰州大学 2019
[2]基于联合分数傅里叶变换和相位编码的多图像加密技术研究[D]. 尹志虎.哈尔滨工程大学 2019
[3]基于FH序列的CO-OFDM系统同步技术研究[D]. 姚望.吉林大学 2018
[4]战术数据链的同步性能分析与优化算法[D]. 杨枫敏.西安电子科技大学 2018
[5]改进型OFDM系统信道估计技术研究[D]. 闫春霞.哈尔滨工程大学 2018
[6]无人机数据链抗干扰技术的研究与仿真[D]. 张攀.西安电子科技大学 2017
[7]无人机机载通信系统中的物理层技术研究与实现[D]. 张奇.电子科技大学 2017
[8]基于FrFT和改进BP神经网络的S700K转辙机电流曲线分析研究[D]. 张天赋.兰州交通大学 2015
[9]数据链信号特征分析与识别[D]. 罗文.电子科技大学 2015
[10]基于分数阶傅里叶变换的数字水印与图像加密研究[D]. 郑蕾.北京交通大学 2015
本文编号：3374304
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机下行数据链通信系统原理框图
第2章无人机下行数据链通信关键技术研究-9-复用设备恢复出原始发送信号，对恢复得到的多路信号进行记录，分析处理以及显示，最后依照用户需求将最终形式传送给用户，至此，无人机下行数据链通信系统的传输过程结束[36]。无人机下行数据链中各部分组成简化框图，如图2.2所式。图2.2下行数据链路遥测信息传输模型Fig.2.2Downlinktelemetryinformationtransmissionmodel（1）下行链路中的信息源信息源的功能是产生待传输的数据信息，即下行数据链遥测到的信息，并将其转换为电信号的形式。（2）下行链路中的信源编解码信源编码的功能是将发送信号进行模数转换，以确保发送信号的有效性。对应于接收端的解码则是编码的逆处理过程。（3）下行链路中的多路与分路设备多路设备的功能是将遥测到的不同种类的信号，复合为一路信号进行发送，从而达到高效传输的目的，同时节约了信道资源。而接收端的分路设备是将发送端复合得到的一路信号经过相应设备恢复为原始多路信号。（4）下行链路中的信道编译码信道编码主要在待传输信息码元序列基础上添加一系列与原始信息码元存在特定联系的监督码元，接收端则可以通过这种联系进行检查错误码元并纠错，从而提高传输的可靠性[37]。
沈阳理工大学硕士学位论文-14-变为经Fourier变换的波形；当0.01时，即是经过FRFT后的信号，因其变换角度接近0，所以波形接近于方波；当2时，和原始方波信号的波形相同。因此角度周期为2π，则由此可见p的周期为4。变换角度越接近于0，波形越和原始波形相近。分数阶傅里叶变换同样可以对非平稳信号进行处理，以线性调频（LFM）信号为典型的非平稳信号在分数阶域表现出明显的特征。LFM信号的表达式如下。20012()2()()tjftktxtBrecteT（2-11）图2.4为频率100sfHZ，周期T10s，带宽0BkT30HZ的LFM信号在时域上的波形，图2.5为其在频域上的波形。图2.4LFM信号时域波形图2.5LFM信号频域波形Fig.2.4LFMsignaltimedomainwaveformFig.2.5LFMsignalfrequencydomainwaveform图2.6为LFM信号在不同变换阶次下的波形。-2-1.5-1-0.500.511.52-3-2-10123p=0.8时的实部和虚部-2-1.5-1-0.500.511.52-3-2-10123p=0.75时的实部和虚部(a)p0.5时的实部和虚部(b)p0.7时的实部和虚部
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低成本高可靠无人机机载数据通信系统设计[J]. 王铮勐,饶浩,梁显锋. 电讯技术. 2018(08)
[2]集群式电子战无人机的OODA作战环分析与建模[J]. 张阳,王艳正,司光亚. 火力与指挥控制. 2018(08)
[3]分数傅里叶变换理论及其应用研究进展[J]. 马金铭,苗红霞,苏新华,高畅,康学净,陶然. 光电工程. 2018(06)
[4]无人机下行通信数据传输信号同步设计研究[J]. 明斌,赵利,刘小康. 计算机仿真. 2018(01)
[5]无人机数据链系统抗干扰性能评估方法研究[J]. 闫云斌,崔雪炜,王永川,李永科. 海军工程大学学报. 2017(05)
[6]基于FrFT域的雷达压制干扰信号噪声特征提取与分类研究[J]. 杨林,王国宏,杨忠. 舰船电子工程. 2017(09)
[7]Link22抗干扰性能分析[J]. 赵曙光,朱海鸿,张益民. 信息化研究. 2016(06)
[8]基于DCT-DWT的FRFT数字水印算法[J]. 华梦,王雷. 南京理工大学学报. 2015(04)
[9]无人机宽带测控与信息传输系统关键技术研究[J]. 涂宜锋. 电讯技术. 2014(09)
[10]外军无人机数据链的发展现状与趋势[J]. 李桂花. 电讯技术. 2014(06)
博士论文
[1]无线通信系统新型多载波传输技术研究[D]. 李飞.北京邮电大学 2019
[2]基于OFDM的高速移动无线通信系统及宽带卫星通信系统关键技术研究[D]. 田清华.北京邮电大学 2013
[3]OFDM无线通信系统信道估计及自适应算法的研究[D]. 石钧.北京邮电大学 2012
[4]跳频通信系统抗干扰关键技术研究[D]. 周志强.电子科技大学 2010
[5]分数傅里叶变换在数字图像处理中的应用研究[D]. 杨文涛.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]OFDM系统中降低PAPR算法研究[D]. 于东旭.兰州大学 2019
[2]基于联合分数傅里叶变换和相位编码的多图像加密技术研究[D]. 尹志虎.哈尔滨工程大学 2019
[3]基于FH序列的CO-OFDM系统同步技术研究[D]. 姚望.吉林大学 2018
[4]战术数据链的同步性能分析与优化算法[D]. 杨枫敏.西安电子科技大学 2018
[5]改进型OFDM系统信道估计技术研究[D]. 闫春霞.哈尔滨工程大学 2018
[6]无人机数据链抗干扰技术的研究与仿真[D]. 张攀.西安电子科技大学 2017
[7]无人机机载通信系统中的物理层技术研究与实现[D]. 张奇.电子科技大学 2017
[8]基于FrFT和改进BP神经网络的S700K转辙机电流曲线分析研究[D]. 张天赋.兰州交通大学 2015
[9]数据链信号特征分析与识别[D]. 罗文.电子科技大学 2015
[10]基于分数阶傅里叶变换的数字水印与图像加密研究[D]. 郑蕾.北京交通大学 2015
本文编号：3374304
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