針對(duì)無人機(jī)起降階段多徑效應(yīng)會(huì)引起遙控誤碼率性能下降的問題,提出了一種基于導(dǎo)頻輔助的Rake抗多徑算法。該算法通過在傳輸幀中插入導(dǎo)頻符號(hào)和在遙控接收機(jī)中增加Rake抗多徑模塊的方式,使無人機(jī)遙控鏈路在多徑信道下的誤碼率性能得到了顯著改善。在高斯、萊斯、瑞利等信道條件下對(duì)算法進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明,該算法能夠?qū)o人機(jī)起降階段的遙控誤碼率提高2～3個(gè)量級(jí)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證了該算法抗多徑性能的有效性。 

【文章來源】：電訊技術(shù). 2019,59(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

Ｒake抗多徑遙控鏈路系統(tǒng)組成圖地面遙控發(fā)送端在鏈路層傳輸幀協(xié)議中周期地

圖2傳輸幀格式機(jī)載遙控接收端利用導(dǎo)頻符號(hào)實(shí)現(xiàn)最佳信道參數(shù)估計(jì)達(dá)到相干接收。如圖3所示，遙控鏈路接收機(jī)在完成碼同步、載波同步后，將下變頻后的I、Q支路信號(hào)送入Ｒake抗多徑模塊。圖3Ｒake抗多徑模塊結(jié)構(gòu)Ｒake抗多徑模塊由多徑搜索、信道估計(jì)、最大比合并三部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在信道的前端幾個(gè)符號(hào)放置導(dǎo)頻符號(hào)用于多徑的搜索與捕獲，同時(shí)利用相應(yīng)的導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，在信道多徑變化不是非常劇烈的情況下，可認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度內(nèi)的信道是不變的，采用導(dǎo)頻平均法進(jìn)行信道估計(jì)。(1)多徑搜索模塊本文利用導(dǎo)頻搜索多徑，通過對(duì)接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列進(jìn)行相干積分來檢測(cè)多徑成分。在搜索完成以后，記錄每一徑的延遲，用于每一徑的時(shí)延校正。使用多個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)來進(jìn)行多徑搜索，通過模值的疊加得到每一徑的能量，可減少高斯白噪聲對(duì)多徑搜索準(zhǔn)確性的影響。(2)信道估計(jì)模塊本文采用導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)方式。假設(shè)信道在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持不變，可把信道估計(jì)的間隔時(shí)間擴(kuò)展到連續(xù)的幾個(gè)時(shí)隙，從而提高估計(jì)的精度。根據(jù)估計(jì)出的復(fù)信道信息，得出相位調(diào)整需要的角度以及最大比合并系數(shù)。(3)最大比合并模塊對(duì)每一徑做完信道估計(jì)，并解擾解擴(kuò)得到符號(hào)級(jí)的數(shù)據(jù)后，對(duì)當(dāng)前徑進(jìn)行相位校正和根據(jù)最大比合并因子進(jìn)行合并。4系統(tǒng)仿真4．1系統(tǒng)仿真模型基于上文遙控鏈路的組成架構(gòu)，在Matlab中建立軟件仿真平臺(tái)，詳細(xì)分析接收機(jī)性能，通過數(shù)據(jù)仿真，確定具體的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方式。遙控鏈路的系統(tǒng)仿真原理框圖如圖4所示。圖4遙控鏈路系統(tǒng)仿真原理框圖系統(tǒng)仿真由發(fā)射端模塊、信道模塊、接收模塊三部分構(gòu)成

?640)(0，－10)±54萊斯30(0，640)(0，－10)±5表2仿真參數(shù)設(shè)置表參數(shù)設(shè)置信號(hào)速率/(kb·s－1)102．4擴(kuò)頻因子50擴(kuò)頻后符號(hào)速率/(Mb·s－1)5．12多徑分量最小可分辨時(shí)間間隔/ns195仿真時(shí)間/s1仿真點(diǎn)數(shù)102399針對(duì)瑞利信道仿真時(shí)，分別按照表1中信道模型1、模型2設(shè)置瑞利信道的多徑延遲及多徑功率，輸入有Ｒake模塊的遙控接收機(jī)及沒有Ｒake模塊的遙控接收機(jī)，分別進(jìn)行誤碼率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5～6所示。圖5針對(duì)瑞利信道1的仿真結(jié)果圖6針對(duì)瑞利信道2的仿真結(jié)果加入瑞利信道后，多徑效應(yīng)引起脈沖信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展，時(shí)延擴(kuò)展引起碼間串?dāng)_，造成鏈路接收機(jī)性能惡化。從仿真結(jié)果可見，在瑞利信道條件下，當(dāng)多徑時(shí)延大于多徑分量最小可分辨時(shí)間間隔，載波環(huán)可保持多普勒的跟蹤。但由于多徑分量的存在，特別是當(dāng)多徑的延遲存在非整數(shù)倍碼片延遲時(shí)(如信道模式2)，隨著輸入信噪比降低，常規(guī)的BPSK接收機(jī)測(cè)試出的誤碼率無法達(dá)到令人滿意的結(jié)果。加入Ｒake接收技術(shù)后，對(duì)多徑分量進(jìn)行延時(shí)與相位校正并矢量合并后，使衰落的多徑信號(hào)復(fù)合成加強(qiáng)的信號(hào)，隨著輸入信噪比增加，接收機(jī)測(cè)試出的誤碼率迅速降低，通信質(zhì)量得到了較大的提升。針對(duì)萊斯信道，在仿真時(shí)分別按照表1中信道模型3、模型4設(shè)置萊斯信道的多徑延遲及多徑功率，輸入有Ｒake模塊的遙控接收機(jī)及沒有Ｒake模塊的遙控接收機(jī)，仿真結(jié)果如表3所示。表3針對(duì)萊斯信道的仿真結(jié)果輸入信噪比/dB誤碼率測(cè)試結(jié)果有Ｒake接收機(jī)無Ｒake接收的擴(kuò)頻接收機(jī)100011001200由仿真結(jié)果可知

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3415327