一种多移动中继最佳通信位置的搜寻方法及搜寻系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，尤其设及一种基于可变步长扰动的多移动中继最 佳通信位置的捜寻方法及捜寻系统。
【背景技术】
[0002] 协作通信是目前发展迅速并且很有潜力的技术，协作通信采用中继转发数据来提 高接收信号质量。无线通信系统的性能主要是受到无线信道的制约，在现实环境中，发射机 和接收机之间的传播路径非常复杂，发送信号往往经过多种衰落及多径传播才能到达目的 端，分集技术通过在目的端合并处理经过独立衰落且承载相同信息的信号样本，进而可W 有效减轻无线信道衰落效应的影响。随着人类通信需求的日益增长，对于崎帳多山或者市 区等无线通信易被障碍物阻挡的地理环境，飞机、卫星及无人机（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)作为通信中继能够有效地连接其中的用户。近些年来，使用无人机作为通 信中继已经吸引了不少学者的关注和研究。利用单比特的反馈机制实现多无人机自动捜寻 最佳的通信位置，有利于提高通信质量，增大通信范围，因此变得越来越重要。
[0003] 现有的应用于无人机中继的最佳通信位置的捜寻算法主要有:无人机利用地面用 户通过GPS获取地理位置进行最佳中继通信位置的捜寻，基于扰动的极值捜索控制 化Xtremum Seeking Control，ESC)算法，基于多机载天线的算法。现有的无人机最佳中继 通信位置捜寻算法，在各自的基础上都可W使无人机找到最佳的中继位置，但是运些算法 或适用范围也存在一定的不足和缺陷，主要体现在：（1)通信中继依赖于GPS容易遭受攻击 并且GPS信号并不是时刻可用，也可能遭受GPS欺骗或干扰而导致通信中继失败。更重要的 是，在很多特殊情况下通信双方没有GPS功能或者GPS设备已损坏，如自然灾害导致GPS设备 损坏。（2)使用机载多天线对信号到达角(Direction of Arrival，D0A)进行估计来捜寻最 佳中继通信位置，但是容易出现估计误差，且增加了无人机通信设备的复杂度和算法复杂 度。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于可变步长扰动的多移动中继最佳 位置的捜寻方法及捜寻系统，旨在解决现有应用于无人机中继的最佳通信位置的捜寻算法 容易遭受GI^欺骗或干扰而导致通信中继失败，容易出现估计误差，且增加了无人机通信设 备的复杂度和算法复杂度的问题。
[0005] 本发明是运样实现的，一种多移动中继最佳通信位置的捜寻方法，步骤包括：
[0006] 步骤A，各移动中继在固定轨道的任意位置上，接收来自源端发送的训练序列，并 传输至目的端；
[0007] 步骤B，所述目的端接收来自各移动中继的独立衰落信号并进行最大比合并，然后 在每一时隙根据合并结果生成单比特信息广播反馈至所有的移动中继;所述独立衰落信号 为所述训练序列经过衰落后到达目的端的信号；
[0008] 步骤C，各移动中继记录当前位置信息并根据所述单比特信息进行计算，根据计算 结果进行位置移动，并返回步骤A，最终确定最佳中继通信位置。所述的最终确定最佳中继 通信位置，可W通过有限时间长度或者通信性能满足系统要求来进行确定。
[0009] 进一步地，步骤A中，进行最佳中继通信位置捜寻前，将各移动中继放在不同轨道 上来初始其位置信息，接收来自源端发射的训练序列，并传输至目的端;各移动中继运行的 轨道之间没有交集，并通过巧螺仪保持移动中继在各自轨道上运行。
[0010] 进一步地，步骤B中，^鮮:，徊2,…，烏表示目的端接收来自k个移动中继的k路独 立衰落信号，经最大比合并后输出合并信号，WyD表示所述合并信号，则： 左
[001" 姑=A少?0, + 口前:+…+ ，其中，i表示第i个移动中继， !'二 1
为第i条支路的加权系数，其中Al为第i条支路的信号幅度，Oi 2为第i条支路噪声的 平均功率，0<i<k。
[0012] 进一步地，所述步骤C中，各移动中继使用巧螺仪保持固定的运动轨迹和进行位置 的移动，根据所述单比特信息进行计算同时引入修正因子、累积正反馈计数器、连续负反馈 计数器和阔值修正机制，然后各移动中继根据计算结果变换运动步长和方向进行位置移 动，并返回步骤A。
[0013] 进一步地，所述步骤C具体包括：
[0014] 步骤Cl,各移动中继记录其当前位置，W当前位置为初步最佳位置，所述初步最佳 位置用0i(n)表示，i表示第i个移动中继，n表示第n个时隙；
[0015] 步骤C2,各移动中继根据所述单比特信息在每个迭代时隙变更运动步长，变换后 的运动步长包括随机扰动步长加修正因子；
[0016] 步骤C3,各移动中继根据变更后的运动步长计算下一时刻位置，各移动中继根据 所述下一时刻位置进行位置移动，返回步骤A，接收来自源端发射的训练序列，并传输至目 的端；
[0017] W巧(" + I)表示所述下一时刻位置，WSi(n)所述随机扰动步长点(n)表示修正因 子，则：巧(口 +1)=巧树+却")+备的;
[0018] 步骤C4,目的端计算最大比合并后信号的信噪比强度，根据计算出的信噪比强度 的结果与已知的最佳接收信号的信噪比强度相比，并且更新内存中的最佳接收信号信噪比 强度，然后目的端广播反馈单比特信息给所有移动中继，所述单比特信息包括接收信号性 能是否提局的信息；
[0019] 步骤巧，各移动中继根据反馈的单比特信息进行计算并变换运动步长和方向，更 新已知位置并存储，最终确定最佳已知位置，W该最佳已知位置作为最佳中继通信位置。
[0020] 进一步地，所述步骤巧具体包括：
[0021 ] 步骤巧1，各移动中继对所述单比特信息进行判断；
[0022] 步骤巧2,在判断为接收信号性能提高时，累积正反馈计数器加1，修正因子清零和 连续负反馈计数器清零，并判断累积正反馈计数器是否达到预设的累积正反馈阔值；
[0023] 步骤巧3,若判断步骤巧2中的累积正反馈计数器达到预设的累积正反馈阔值，贝U 累积正反馈计数器清零，并且增大运动步长和增大累积正反馈阔值并返回步骤C3;
[0024] 步骤巧4,若判断步骤巧2中的累积正反馈计数器未达到预设的累积正反馈阔值， 则返回步骤C3;
[0025] 步骤巧5,在判断为接收信号性能未提高时，移动中继返回上一时隙的位置，同时 连续负反馈计数器加1，修正因子修改为上一时隙的运动步长的相反数，并判断连续负反馈 计数器是否达到预设的连续负反馈阔值；
[0026] 步骤巧6,若判断步骤巧5中的连续负反馈计数器达到预设的连续负反馈阔值，贝U 累积正反馈计数器和连续负反馈计数器清零，并且减小运动步长和减小连续负反馈计数器 阔值并返回步骤C3;
[0027] 步骤巧7,若判断步骤巧5中的连续负反馈计数器未达到预设的连续负反馈阔值， 则返回步骤C3。
[0028] 本发明还提供了一种多移动中继最佳通信位置的捜寻系统，包括源端、若干移动 中继和目的端；
[0029] 所述源端，用于发送训练序列至所述中继；
[0030] 所述移动中继，用于将接收到的训练序列传输至所述目的端进行计算;所述训练 序列在传输过程中经衰落后W独立衰落信号的形式被所述目的端接收；
[0031] 所述目的端，用于根据接收到的独立衰落信号进行最大比合并，然后在每一时隙 根据合并结果生成单比特信息反馈至所有移动中继;所述移动中继记录位置信息并根据所 述单比特信息进行计算，根据计算结果进行位置移动，并实时将所述源端发送的序列信息 传输至所述目的端进行计算，最终确认最佳中继通信位置。
[0032] 进一步地，进行最佳中继通信位置捜寻前，将各移动中继放在不同轨道上来初始 其位置信息，接收来自源端发射的训练序列，并传输至目的端;各移动中继运行的轨道之间 没有交集，并通过巧螺仪保持移动中继在各自轨道上运行。
[003引进一步地，W姑1，化，…，化表示目的端接收来自k个移动中继的k路独立衰落信 号，经最大比