[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

摘要

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。

主权项

1.一种应用于无人机图像中继传输的可重构均衡器，其特征在于：在放大转发中继系统中，在地面站处设置可重构均衡器；在解码转发中继系统中，中继无人机和地面站接收机均设置可重构均衡器；在地面站接收机中，可重构均衡器位于接收机的信号处理模块中，处于判决模块之前；所述的可重构均衡器具体实现如下：第一步，对空空信道以及数据流经过空空信道的过程进行数学建模；考虑空空信道为离散时间莱斯信道，放大转发和解码转发中继系统中的中继无人机处接收信号相同，分别表示为和如下：其中，x_k为第k个二进制相移键控图像数据比特流，n为高斯白噪声，和分别代表直视径和空空信道非直视径的信道衰落幅度，通过如下计算公式得到：其中，α代表直视径的信道衰落指数，f_c为载波频率，c为光在真空中的传播速度，R_LoS为直视径的传播路径长度，ψ_LoS为直视径的阴影衰落，K为莱斯因子；第二步，对空地信道以及数据流经过空地信道的过程进行数学建模；考虑空地信道为多径信道，放大转发和解码转发中继系统中，经过空地信道后到达地面站处的信号分别表示为：其中，C_UG代表空地信道的多径数量，多径数量的值取决于环境；表示第k‑i个放大转发中继系统中的中继无人机处接收到的信号，表示第k‑i个解码转发中继系统中的中继无人机处接收到的信号；空地信道的直视径信道衰落与地面反射径信道衰落表示为：其中，ψ_GR为地面反射径的阴影衰落，R_GR为地面反射径的长度；直视径的传播路径长度R_Los和地面反射径的信号传播长度R_GR分别通过计算得到：其中，h_U表示中继无人机的高度，h_G表示地面站的天线高度，d表示中继无人机和地面站间的水平距离；第三步，基于以上的数学建模，可重构均衡器的阶长计算准则表示为：其中，L为可重构均衡器的最优阶长，L_min和L_max分别为可重构均衡器的最小和最大阶长，γ_min和γ_max为可重构均衡器最小和最大均衡器阶数；γ∈{γ^UG,γ^UU}，其中γ^UG为空地信道中直视径和地面反射径信道衰落幅度的比值；γ^UU为空空信道中直视径和非直视径信道衰落幅度的比值，γ^UG和γ^UU分别表示为：γ^UU＝1/K由此，得到了可重构均衡器的最优阶长L；第四步，在放大转发中继系统中，在地面站处的可重构均衡器抽头系数w^AD被表示为进而，可重构均衡器的输出表示为：其中，L^A为计算出的可重构均衡器最优阶长；可重构均衡器的输出经过判决模块，判决输出表示为：其中，为放大转发中继无人机的信号放大幅度，H^A1和H^A2为Toeplitz卷积矩阵；基于判决输出，数据流传输误码率为：其中，Pr()表示事件发生的概率，Re表示取该项的实部，d是微分符号；最终，可重构均衡器抽头系数通过最小化误码率得到：第五步，在解码转发中继系统中，在中继无人机和地面站处的可重构均衡器抽头系数表示为和L^DR表示解码转发中继系统的中继无人机处的可重构均衡器阶长，L^DD表示解码转发中继系统中的地面站处的可重构均衡器阶长，所以，表示阶长L^DR对应的抽头系数，表示阶长L^DD对应的抽头系数；最终在中继无人机和地面站处的误码率被分别表示为：最终，中继无人机和地面站处的可重构均衡器抽头系数通过最小化误码率得到：其中，表示第k个解码转发系统中地面站接收到的信号，表示可重构均衡器的输出，d(^＊＊＊)为微分符号。