一種多移動中繼最佳通信位置的搜尋方法及搜尋系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信技術領域，尤其設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。
【背景技術】
[0002] 協作通信是目前發展迅速并且很有潛力的技術，協作通信采用中繼轉發數據來提 高接收信號質量。無線通信系統的性能主要是受到無線信道的制約，在現實環境中，發射機 和接收機之間的傳播路徑非常復雜，發送信號往往經過多種衰落及多徑傳播才能到達目的 端，分集技術通過在目的端合并處理經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 區等無線通信易被障礙物阻擋的地理環境，飛機、衛星及無人機（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 信中繼已經吸引了不少學者的關注和研究。利用單比特的反饋機制實現多無人機自動捜尋 最佳的通信位置，有利于提高通信質量，增大通信范圍，因此變得越來越重要。
[0003] 現有的應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。現有的無人機最佳中繼 通信位置捜尋算法，在各自的基礎上都可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欺騙或干擾而導致通信中繼失敗。更重要的 是，在很多特殊情況下通信雙方沒有GPS功能或者GPS設備已損壞，如自然災害導致GPS設備 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，但是容易出現估計誤差，且增加了無人機通信設備的復雜度和算法復雜 度。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術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，旨在解決現有應用于無人機中繼的最佳通信位置的捜尋算法 容易遭受GI^欺騙或干擾而導致通信中繼失敗，容易出現估計誤差，且增加了無人機通信設 備的復雜度和算法復雜度的問題。
[0005] 本發明是運樣實現的，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，接收來自源端發送的訓練序列，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 在每一時隙根據合并結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 為所述訓練序列經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所述單比特信息進行計算，根據計算 結果進行位置移動，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，接收來自源端發射的訓練序列，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條支路的加權系數，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、累積正反饋計數器、連續負反饋 計數器和闊值修正機制，然后各移動中繼根據計算結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,各移動中繼根據變更后的運動步長計算下一時刻位置，各移動中繼根據 所述下一時刻位置進行位置移動，返回步驟A，接收來自源端發射的訓練序列，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，根據計算出的信噪比強度 的結果與已知的最佳接收信號的信噪比強度相比，并且更新內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，累積正反饋計數器加1，修正因子清零和 連續負反饋計數器清零，并判斷累積正反饋計數器是否達到預設的累積正反饋闊值；
[0023] 步驟巧3,若判斷步驟巧2中的累積正反饋計數器達到預設的累積正反饋闊值，貝U 累積正反饋計數器清零，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器未達到預設的累積正反饋闊值， 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 連續負反饋計數器加1，修正因子修改為上一時隙的運動步長的相反數，并判斷連續負反饋 計數器是否達到預設的連續負反饋闊值；
[0026] 步驟巧6,若判斷步驟巧5中的連續負反饋計數器達到預設的連續負反饋闊值，貝U 累積正反饋計數器和連續負反饋計數器清零，并且減小運動步長和減小連續負反饋計數器 闊值并返回步驟C3;
[0027] 步驟巧7,若判斷步驟巧5中的連續負反饋計數器未達到預設的連續負反饋闊值， 則返回步驟C3。
[0028] 本發明還提供了一種多移動中繼最佳通信位置的捜尋系統，包括源端、若干移動 中繼和目的端；
[0029] 所述源端，用于發送訓練序列至所述中繼；
[0030] 所述移動中繼，用于將接收到的訓練序列傳輸至所述目的端進行計算;所述訓練 序列在傳輸過程中經衰落后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 根據合并結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所 述單比特信息進行計算，根據計算結果進行位置移動，并實時將所述源端發送的序列信息 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，接收來自源端發射的訓練序列，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，經最大比