[发明专利]一种应用于无人机图像中继传输的可重构均衡器

说明书

本发明公开了一种应用于无人机图像中继传输的可重构均衡器，涉及无人机图像中继传输技术领域。将可重构均衡器的阶长设置为一个与直视径分量和地面反射径分量比值有关的反比例线性函数，均衡器训练准则为最小误码率准则，使之适应于图像传输场景；在放大转发中只需要在地面站处的接收机上部署均衡器；而在解码转发中则需要在中继无人机和地面站的接收机上均部署均衡器，扩大了应用范围。本发明采用可重构均衡器，接收机可以根据空空和空地信道的真实衰落情况来调整均衡器参数，使中继传输性能在接收信号可靠性和信号处理延时两种系统性能中达到最优的均衡。

技术领域

本发明涉及无人机图像中继传输技术领域，具体指一种适用于不同型号无人机的图像中继传输可重构均衡器。

背景技术

无人机中继传输系统是指执行任务的无人机借助中继无人机与地面控制中心完成信息传输的数据通信系统。无人机中继传输系统已经成为无人机在飞行全过程中，联系无人机与舰载、地面指挥平台、设备之间资源共享的信息桥梁，其基本功能是执行任务的无人机能与中继无人机、地面控制中心建立中继链路，并向地面控制中心发送无人机机载任务传感器获取的图像等信息。

图1为典型的无人机中继传输系统，通过中继无人机，任务无人机与地面站指挥平台进行数据交互。

根据最近的测量活动和文献，在无人机中继传输系统中广泛使用两种信道：无人机到地面的空对地信道(简称空地信道)和无人机到无人机的空对空信道(简称空空信道)，通常被建模为频率选择性多径信道，其色散性很容易引起符号间干扰，导致信息传输性能的严重下降。由于无人机的尺寸、重量和功率限制，高速单载波宽带传输系统被广泛用于无人机无线通信，由多径传播引起的符号间干扰往往是限制这些系统可靠性的主要因素。

时域均衡器在减少无人机无线通信中的符号间干扰方面起着重要作用。均衡器的阶长设置的越长，均衡效果越好，但是均衡器训练时间越长；反之，均衡效果越差，但是均衡器训练时间越短。现有的应用于无人机无线通信的均衡器都是依据均衡器本身的特性进行的设计，不具备根据无线电传播环境或者信道进行自适应调整的功能。之所以存在上述问题，一方面是对无线电传播环境缺乏有效的理论分析，另一方面是无人机无线通信系统的设计采用分层设计，难以实现跨层设计。

与一般的地面通信系统不同,无人机中继传输系统面临更为复杂的信道环境,并且在信息传输的实时性、可靠性和安全性等方面也有较高的要求。基于传统的单一设计的均衡器无法满足对图像信息的快速高质量回传要求，设计一种能够自适应复杂信道环境的可重构均衡器具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明针对现有应用于无人机通信系统接收端的均衡器无法自适应复杂环境的缺点，首先提出了一种可以根据不同信道环境来对均衡器阶长进行重构的方法。该重构方法可以使均衡器在信道环境较差时使用较长的阶长来消除严重的多径衰落；而在信道环境较好时使用较短的阶长来减少均衡器训练时间，从而减少信号处理模块延时。其次，在放大转发和解码转发两个中继系统中进行了这种可重构均衡器的应用设计。

均衡器重构机制的核心在于对无人机通信信号的多径传播机理进行建模分析。基于对无人机空对地以及空对空信道阴影衰落的前沿测量活动以及传统的两径信道模型，将无人机通信信号的多径传播分为两部分：直视径分量和地面反射径分量，而多径干扰主要来源于直视径分量和地面反射径分量之间存在延时差，从而导致的符号间干扰。信道多径干扰的严重程度可以用直视径分量和地面反射径分量的比值来衡量：比值越小，说明多径干扰越大，反之多径干扰越小。对于消除多径干扰的信号处理模块均衡器来说，有一种重要的权衡在于：均衡器阶长越长，均衡误码率性能越好但是训练时间越长；反之，误码率性能越差但是训练时间越短。所述的误码率性能越好，均衡效果越好，误码率越低。