无人机高速数据输中Turbo-OFDM技术研究.pdfVIP

摘 要 无人机 (UAV)与地面测控站之间传输的信息有遥测信息、遥控信息和任务 传感器信息。任务传感器的信息数据量大，要求数据传输速率高。本文研究了UAV 高速数据传输中的Turbo-OFDM技术，主要内容包括: 1.分析了UAV系统中各个通信链路的信道特性，选用Ricean慢衰落信道模 型进行链路性能分析与系统设计; 2.针对Ricean衰落信道，在信道估计误差给定的情况下，提出一种新的Turbo 码译码算法，推导出信道置信因子L,新的表达形式。仿真结果说明，与传统的近 似译码度量相比，采用新的译码算法可以提高译码性能，信噪比改善0.1-0.6dBo 并将该算法推广到Rayleigh衰落信道和AWGN信道; 3.研究了多径衰落信道下Turbo编码OFDM系统的特性，推导出一种Turbo 码在OFDM系统中的译码算法。采用本文推导的Turbo-OFDM系统，在误帧率 为10-3和信噪比弥散度为0.2时，信噪比改善2.9dBe推导结果表明，平均信噪比 和信噪比弥散度是影响系统性能的两个重要参数; 4.兼顾系统性能和译码时延，提出基于查表和基于双CRC16迭代译码及早 结束的两种自适应Turbo-OFDM系统方案。仿真结果说明，在平坦慢衰落信道下， 采用自适应Turbo-OFDM系统，得到较低的平均误码率和较高的平均译码速度。 分析比较了两种自适应系统方案的性能; 5.分析了Turbo-OFDM系统的最大传输速率和抗干扰问题。分析结果表明， Turbo-OFDM系统可以提供54Mbps的传输速率，并且具有较强的抗干扰特性， 适合于UAV系统中高速数据传输。 理论推导与计算机仿真结果表明，Turbo-OFDM系统在低信噪比条件下具有 优越的性能，可以有效的抵抗传输信道以及人为产生的干扰，频谱利用率高，是 实现UAV高速数据传输的一种有效途径。 关键词: 无人机 Turbo码 Ricean信道 OFDM Abstract ThedatatransmittedbetweenUAVsandthemainstationincludetelecontrol information,telemetryinformationandtasksensorinformation.Highdata-rate communicationisrequiredbecauseoflargeamountoftaskseneorinformation.This paperanalysesandresearchesthehighdata-ratetransmissiontechnologybasedon Turbo-OFDMforUAV,andcanbesummarizedasfollows. 1.Introduceslow Riceanfadingchannelmodeltoanalysethechannel characteristicsofUAVsystem. 2.AnewmetricforTurbodecodingonRiceanchannelisderivedwiththe knowledgeofchannelestimationvariance.ThesimulationresultsshowthatTurbo decodingwiththeproposedmetriccanobtain0.1-06dBcodegainthanthatwith conventionalmetric.Furthermore,thisalgorithmcanbegeneralizedtothefading channel. 3.CombiningtheadvantagesofTurbocodeandOFDM,weproposeanew decodingmetricforTurbocodedOFDMsystemovermultipathfadingchannel.This algorithmcanbringout2.9dBcodegainwhenFER(rfameerrorratio)is10-3andthe varianceofsignal-to-noiseratiois0.2.Alsofromthederivation,itisconcludedthat themeanandvarianceofsignal-to-noiseratioareimportant