一种适用于无人机的跳频通信信道均衡算法设计与验证

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跳频通信技术因其抗干扰、抗截获能力广泛应用在军事、民用通信中,为了进一步抵抗跟踪式干扰,又出现了高速跳频通信。随着无人机通信在军事民用领域的快速发展,研究适用于无人机的高速跳频通信具有重要意义。无人机高速跳频通信要求高跳频速率、高数据传输速率与抗多径性能,这便对信道均衡算法提出了处理速度与均衡精度的要求。为了解决该问题,本文以单载波为基础,研究可适用于无人机高速跳频通信的信道均衡算法。主要工作内容如下:第一,对跳频通信系统与信道均衡技术进行概述。介绍了无线信道衰落特性与影响跳频通信系统性能的关键因素,并阐述了信道均衡技术的研究现状,为后续均衡算法的设计提供参考。第二,开展了无人机跳频通信的需求分析,包括应用场景需求与链路性能需求。本文采用单通道业务速率为2.2Mbps,每秒20000跳,16个跳频频点的传输模式,并给出了无人机信道环境下的频偏分析与调制方案分析,为系统方案设计提供理论基础。第三,设计了无人机跳频通信信道均衡方案。首先依据无人机跳频通信的需求分析,经过理论分析与仿真对比后设计了相应的帧结构及信道均衡算法。之后基于帧结构与信道均衡算法,设计了不同的信道均衡方案,包括基于CP/ZP的均衡方案与非整数倍采样间隔时延下的均衡方案,并在实际多径信道条件下仿真对比,筛选出基于CP与提前右移算法(抗非整数倍采样间隔时延算法)结合的均衡方案作为无人机跳频通信信道均衡方案。最后基于Matlab平台仿真了无人机飞行状态下完整均衡方案的性能曲线。第四,完成了信道均衡模块的Matlab定点仿真到FPGA硬件实现的过程。给出了关键模块实现细节、性能与资源消耗。论文设计并验证了一种应用于无人机高速跳频通信的单载波信道均衡方案,具有理论和现实意义,为无人机跳频通信中信道均衡的研究提供了参考。
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