一種多移動中繼最佳通信位置的搜尋方法及搜尋系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于可變步長擾動的多移動中繼最 佳通信位置的捜尋方法及捜尋系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 協(xié)作通信是目前發(fā)展迅速并且很有潛力的技術(shù)，協(xié)作通信采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)來提 高接收信號質(zhì)量。無線通信系統(tǒng)的性能主要是受到無線信道的制約，在現(xiàn)實環(huán)境中，發(fā)射機 和接收機之間的傳播路徑非常復(fù)雜，發(fā)送信號往往經(jīng)過多種衰落及多徑傳播才能到達目的 端，分集技術(shù)通過在目的端合并處理經(jīng)過獨立衰落且承載相同信息的信號樣本，進而可W 有效減輕無線信道衰落效應(yīng)的影響。隨著人類通信需求的日益增長，對于崎帳多山或者市 區(qū)等無線通信易被障礙物阻擋的地理環(huán)境，飛機、衛(wèi)星及無人機（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)作為通信中繼能夠有效地連接其中的用戶。近些年來，使用無人機作為通 信中繼已經(jīng)吸引了不少學(xué)者的關(guān)注和研究。利用單比特的反饋機制實現(xiàn)多無人機自動捜尋 最佳的通信位置，有利于提高通信質(zhì)量，增大通信范圍，因此變得越來越重要。
[0003] 現(xiàn)有的應(yīng)用于無人機中繼的最佳通信位置的捜尋算法主要有:無人機利用地面用 戶通過GPS獲取地理位置進行最佳中繼通信位置的捜尋，基于擾動的極值捜索控制 化Xtremum Seeking Control，ESC)算法，基于多機載天線的算法?，F(xiàn)有的無人機最佳中繼 通信位置捜尋算法，在各自的基礎(chǔ)上都可W使無人機找到最佳的中繼位置，但是運些算法 或適用范圍也存在一定的不足和缺陷，主要體現(xiàn)在：（1)通信中繼依賴于GPS容易遭受攻擊 并且GPS信號并不是時刻可用，也可能遭受GPS欺騙或干擾而導(dǎo)致通信中繼失敗。更重要的 是，在很多特殊情況下通信雙方?jīng)]有GPS功能或者GPS設(shè)備已損壞，如自然災(zāi)害導(dǎo)致GPS設(shè)備 損壞。（2)使用機載多天線對信號到達角(Direction of Arrival，D0A)進行估計來捜尋最 佳中繼通信位置，但是容易出現(xiàn)估計誤差，且增加了無人機通信設(shè)備的復(fù)雜度和算法復(fù)雜 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于可變步長擾動的多移動中繼最佳 位置的捜尋方法及捜尋系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有應(yīng)用于無人機中繼的最佳通信位置的捜尋算法 容易遭受GI^欺騙或干擾而導(dǎo)致通信中繼失敗，容易出現(xiàn)估計誤差，且增加了無人機通信設(shè) 備的復(fù)雜度和算法復(fù)雜度的問題。
[0005] 本發(fā)明是運樣實現(xiàn)的，一種多移動中繼最佳通信位置的捜尋方法，步驟包括：
[0006] 步驟A，各移動中繼在固定軌道的任意位置上，接收來自源端發(fā)送的訓(xùn)練序列，并 傳輸至目的端；
[0007] 步驟B，所述目的端接收來自各移動中繼的獨立衰落信號并進行最大比合并，然后 在每一時隙根據(jù)合并結(jié)果生成單比特信息廣播反饋至所有的移動中繼;所述獨立衰落信號 為所述訓(xùn)練序列經(jīng)過衰落后到達目的端的信號；
[0008] 步驟C，各移動中繼記錄當前位置信息并根據(jù)所述單比特信息進行計算，根據(jù)計算 結(jié)果進行位置移動，并返回步驟A，最終確定最佳中繼通信位置。所述的最終確定最佳中繼 通信位置，可W通過有限時間長度或者通信性能滿足系統(tǒng)要求來進行確定。
[0009] 進一步地，步驟A中，進行最佳中繼通信位置捜尋前，將各移動中繼放在不同軌道 上來初始其位置信息，接收來自源端發(fā)射的訓(xùn)練序列，并傳輸至目的端;各移動中繼運行的 軌道之間沒有交集，并通過巧螺儀保持移動中繼在各自軌道上運行。
[0010] 進一步地，步驟B中，^鮮:，徊2,…，烏表示目的端接收來自k個移動中繼的k路獨 立衰落信號，經(jīng)最大比合并后輸出合并信號，WyD表示所述合并信號，則： 左
[001" 姑=A少?0, + 口前:+…+ ，其中，i表示第i個移動中繼， !'二 1
為第i條支路的加權(quán)系數(shù)，其中Al為第i條支路的信號幅度，Oi 2為第i條支路噪聲的 平均功率，0<i<k。
[0012] 進一步地，所述步驟C中，各移動中繼使用巧螺儀保持固定的運動軌跡和進行位置 的移動，根據(jù)所述單比特信息進行計算同時引入修正因子、累積正反饋計數(shù)器、連續(xù)負反饋 計數(shù)器和闊值修正機制，然后各移動中繼根據(jù)計算結(jié)果變換運動步長和方向進行位置移 動，并返回步驟A。
[0013] 進一步地，所述步驟C具體包括：
[0014] 步驟Cl,各移動中繼記錄其當前位置，W當前位置為初步最佳位置，所述初步最佳 位置用0i(n)表示，i表示第i個移動中繼，n表示第n個時隙；
[0015] 步驟C2,各移動中繼根據(jù)所述單比特信息在每個迭代時隙變更運動步長，變換后 的運動步長包括隨機擾動步長加修正因子；
[0016] 步驟C3,各移動中繼根據(jù)變更后的運動步長計算下一時刻位置，各移動中繼根據(jù) 所述下一時刻位置進行位置移動，返回步驟A，接收來自源端發(fā)射的訓(xùn)練序列，并傳輸至目 的端；
[0017] W巧(" + I)表示所述下一時刻位置，WSi(n)所述隨機擾動步長點(n)表示修正因 子，則：巧(口 +1)=巧樹+卻")+備的;
[0018] 步驟C4,目的端計算最大比合并后信號的信噪比強度，根據(jù)計算出的信噪比強度 的結(jié)果與已知的最佳接收信號的信噪比強度相比，并且更新內(nèi)存中的最佳接收信號信噪比 強度，然后目的端廣播反饋單比特信息給所有移動中繼，所述單比特信息包括接收信號性 能是否提局的信息；
[0019] 步驟巧，各移動中繼根據(jù)反饋的單比特信息進行計算并變換運動步長和方向，更 新已知位置并存儲，最終確定最佳已知位置，W該最佳已知位置作為最佳中繼通信位置。
[0020] 進一步地，所述步驟巧具體包括：
[0021 ] 步驟巧1，各移動中繼對所述單比特信息進行判斷；
[0022] 步驟巧2,在判斷為接收信號性能提高時，累積正反饋計數(shù)器加1，修正因子清零和 連續(xù)負反饋計數(shù)器清零，并判斷累積正反饋計數(shù)器是否達到預(yù)設(shè)的累積正反饋闊值；
[0023] 步驟巧3,若判斷步驟巧2中的累積正反饋計數(shù)器達到預(yù)設(shè)的累積正反饋闊值，貝U 累積正反饋計數(shù)器清零，并且增大運動步長和增大累積正反饋闊值并返回步驟C3;
[0024] 步驟巧4,若判斷步驟巧2中的累積正反饋計數(shù)器未達到預(yù)設(shè)的累積正反饋闊值， 則返回步驟C3;
[0025] 步驟巧5,在判斷為接收信號性能未提高時，移動中繼返回上一時隙的位置，同時 連續(xù)負反饋計數(shù)器加1，修正因子修改為上一時隙的運動步長的相反數(shù)，并判斷連續(xù)負反饋 計數(shù)器是否達到預(yù)設(shè)的連續(xù)負反饋闊值；
[0026] 步驟巧6,若判斷步驟巧5中的連續(xù)負反饋計數(shù)器達到預(yù)設(shè)的連續(xù)負反饋闊值，貝U 累積正反饋計數(shù)器和連續(xù)負反饋計數(shù)器清零，并且減小運動步長和減小連續(xù)負反饋計數(shù)器 闊值并返回步驟C3;
[0027] 步驟巧7,若判斷步驟巧5中的連續(xù)負反饋計數(shù)器未達到預(yù)設(shè)的連續(xù)負反饋闊值， 則返回步驟C3。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種多移動中繼最佳通信位置的捜尋系統(tǒng)，包括源端、若干移動 中繼和目的端；
[0029] 所述源端，用于發(fā)送訓(xùn)練序列至所述中繼；
[0030] 所述移動中繼，用于將接收到的訓(xùn)練序列傳輸至所述目的端進行計算;所述訓(xùn)練 序列在傳輸過程中經(jīng)衰落后W獨立衰落信號的形式被所述目的端接收；
[0031] 所述目的端，用于根據(jù)接收到的獨立衰落信號進行最大比合并，然后在每一時隙 根據(jù)合并結(jié)果生成單比特信息反饋至所有移動中繼;所述移動中繼記錄位置信息并根據(jù)所 述單比特信息進行計算，根據(jù)計算結(jié)果進行位置移動，并實時將所述源端發(fā)送的序列信息 傳輸至所述目的端進行計算，最終確認最佳中繼通信位置。
[0032] 進一步地，進行最佳中繼通信位置捜尋前，將各移動中繼放在不同軌道上來初始 其位置信息，接收來自源端發(fā)射的訓(xùn)練序列，并傳輸至目的端;各移動中繼運行的軌道之間 沒有交集，并通過巧螺儀保持移動中繼在各自軌道上運行。
[003引進一步地，W姑1，化，…，化表示目的端接收來自k個移動中繼的k路獨立衰落信 號，經(jīng)最大比