一种无人机组网通信的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无人机组网通信的方法。
【背景技术】
[0002] 在同步条件下将物理层网络编码应用在双向中继系统传输模型中，可以使网络吞 吐量比直接网络编码传输模式和传统信息传输模式分别提高50%和100%，信息传输速率也 分别提高50%和100%，这些都显现出物理层网络编码的优越性。但是无人机作为中继平台 在实际工作环境中，由于各种异步因素的影响(例如，信道的距离不同、类型不同，以及设置 在不同节点之间的振荡器、晶振等设备影响)，难以做到两个源节点的完全同步，使得中继 节点接收到的两个源节点的信号之间存在载波相位偏移、载波频率偏移以及符号偏移，导 致物理层网络编码的性能受到损失。
[0003] 将现有技术中常见的BPSK(BinaryPhaseShiftKeying二进制移相键控，简称 BPSK)调制和QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying正交相移键控，简称QPSK)调制直接与 物理层网络编码结合，会造成物理层网络编码较高的误码率。对于BPSK调制，由于载波相 位偏移和符号偏移，导致物理层网络编码的误码率在最坏情况下会下降3dB;对于QPSK调 制，在载波相位偏移为Ji/4的情况下，物理层网络编码的误码率在最坏情况下会下降6dB。
[0004] 为改善载波相位偏移以及符号偏移对通信系统造成的性能衰减，针对异步条件下 的物理层网络编码提出了BP算法，从多样性传播以及确定性传播两个方面分析各种异步 因素对通信系统的影响，却忽略了不同调制方式对通信系统的影响。对于双向中继系统传 输模型中在中继节点处叠加后的信号，经BP算法处理可以改善其因各种异步因素导致的 物理层网络编码的性能衰减，但是与理想条件下的物理层网络编码性能相比仍存在一定的 差距。
[0005] 卷积码是较为常见的纠错编码之一。物理层网络编码与卷积码的有效结合可充分 利用信道编码的纠错特性，使信号的传输更加可靠。然而，若将物理层网络编码与卷积码联 合设计，需要在中继节点处探索一种可靠的译码方式，使得系统性能进一步得到提升。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在进一步提高异步条件下无人机组网通信的性能，本发明提供了一种无 人机组网通信的方法。
[0007] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案为： 一种无人机组网通信的方法，其特征在于其包括以下步骤： 步骤一：源节点A和源节点B在第一个时隙分别生成信号S和信号义信号S和信号 5"分别经卷积信道编码后得到信号#和信号#，信号#和信号#分别经0FDM(Orthogonal FrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用，简称OFDM)调制得到信号f和信号f， 将信号f和信号'发射出去； 步骤二：信号/和信号'经信道传播至中继节点并叠加，得到信号 步骤三：信号/依次经BP算法（BeliefPropagation置信传播算法，简称BP算法，又 称基于迭代思想的和积译码算法)译码和网络编码，得到信号A将信号"在第二个时隙发 射出去； 步骤四：源节点A和源节点B分别接收信号0，源节点A和源节点B分别利用各自缓存 中的信号S和信号$还原信号W以获得对方节点发送的信息，完成一次信息交换。
[0008] 具体的，步骤一中源节点A和源节点B均工作在半双工模式，源节点A和源节点B 的信号发射功率相同，步骤一卷积信道编码中卷积码采用咬尾卷积码。
[0009] 具体的，提高无人机组网通信的方法用于由无人机组网通信系统提取出来的双向 中继系统传输模型。
[0010] 本发明的有益效果：本发明的通信方法在双向中继系统传输模型的第一个时隙 (即多址接入阶段）采用了卷积信道编码技术处理原始信号并且调制后发送至中继节点，中 继节点在BP算法的基础上，使用信道译码网络编码的方式对叠加信号进行物理层网络编 码映射。本发明不仅保持了通信系统的鲁棒性，还获得信道上的编码增益，相比于维特比译 码方式，至少获得2. 4dB的编码增益；改善了系统的误码率性能，与非信道编码的物理层网 络编码方式相比，在误码率为1〇_ 5时，性能提高大约2dB;提高了无人机组网通信系统的可 靠性，具有较大的推广应用前景。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的通信模型示意图。
[0012] 图2为中继节点处的信道译码网络编码框架图。
[0013] 图3为不同卷积编码率下误码率随信噪比的变化曲线。
[0014] 图4为载波相位偏移下误码率随信噪比的变化曲线。
[0015] 图5为符号偏移下误码率随信噪比的变化曲线。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017] 参照图1，实施例的通信模型用以说明卷积信道编码与物理层网络编码联合设计 的原理，推导联合信道译码与网络编码的映射关系，研宄不同编码方式下各种因素对通信 系统误码率的影响规律(见图3~图5)。实施例的通信方法的具体步骤如下： 步骤一：源节点A和源节点B分别生成二进制序列S和义二进制序列S和$分别经 咬尾卷积信道编码得到信号#和信号#，信号#和信号#分别经0FDM调制得到信号/和 信号'，将信号f和信号'发射出去。
[0018] 步骤二：信号/和信号'经信道传播至中继节点并叠加，得到信号/。
[0019]步骤三：参照图2,信号/依次经BP算法译码和网络编码后得到信号A将信号K 在第二个时隙（即双向中继系统传输模型的广播阶段）发射出去。图2-共分为三层，从底 部到顶部依次是样本层、BP算法层以及网络编码层。由于多址接入阶段对信号进行了卷积 信道编码，需要对中继节点处叠加得到的信号/进行卷积码译码。首先，使用双倍采样技 术获取证据节点其次，使用标准的BP和积准则消除信号/中载波相位偏移和符号偏移 对通信系统的影响；再次，对信号/进行网络编码，得到信号W。中继节点对接收的信号/ 经过一系列处理最终在物理层得到两个源信号(信号y和信号f)的网络编码信息0。
[0020] 步骤四：源节点A和源节点B分别接收信号0，源节点A和源节点B分别利用各自 缓存中的信号S和信号史通过异或操作还原信号W以获得对方节点发送的信息，完成一 次信息交换。源节点A和源节点B的信息交换方式相同，以源节点A获取源节点B的信息 为例，源节点A接收信号A源节点A利用其缓存中的信号S还原信号0并获得源节点B 发送的信息。
[0021] 本实施例的通信方法适用于由无人机组网通信系统提取出来的双向中继系统传 输模型。
[0022] 本实施例中，步骤一源节点A和源节点B均工作在半双工模式，源节点A和源节点 B的信号发射功率相同。卷积码分为零截尾卷积码和咬尾卷积码，其中零截尾卷积码的编 码结果是在移位寄存器的初始状态都为〇的条件下得到的；咬尾卷积码是把编码前数据的 后个数据作为编码器移位寄存器的初始输入，咬尾卷积码编码器移位寄存器的初始状 态和结束状态值都一样，本实施例采用咬尾卷积码。本实施例中，二进制序列S和$均为 两个源