无人机自组织网波形设计及实验验证

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无人机自组织网因其组网灵活,具有较高的数据传输速率、较强适应和生存能力等优点,成为未来移动通信网络的研究热点。本文设计一种无人机自组织网传输波形,满足无人机自组织网通信抗干扰、抗多普勒频偏、抗多径、低峰平比等需求,并对波形方案进行了仿真和FPGA验证,最后在软件无线电平台上进行了工程测试。论文的主要工作如下:第一、针对无人机自组织网传输波形需求进行了分析。针对无人机自组织网信道特性的分析,确定使用高速数字跳频抗干扰来满足实际应用场景的需求。根据系统通信峰均比的要求和载波频率偏移的分析,确定使用SC-FDE技术作为物理层数字基带处理方案。根据传输链路的波形损耗,确定了传输波形的可信性。第二、设计了满足性能需求和业务需求的波形方案,并仿真验证了波形设计方案的可行性;其中,在AWGN信道下,SNR大于等于1dB时,时间粗同步的捕获概率可达到100%。链路采用的频域最小二乘信道估计和最小均方误差均衡算法能抗频偏?800Hz左右。在AWGN信道下,当比特信噪比bE/N0大于等于5dB时,所设计的链路误比特率小于10-6。第三、对设计的无人机自组织网波形方案进行了FPGA实现。在给出了波形方案总体实现架构后,详细介绍了发射机和接收机关键处理模块的实现。并对实现中的资源和时序进行了分析和优化,验证了设计的可实现性。第四、借助软件无线电平台对传输波形方案进行了FPGA验证和测试。在自回环、桌面无线短距离场景下的测试结果表明:较仿真测试的捕获性能相比,实际硬件上板测试的捕获性能要差1dB左右,但仍能满足系统捕获性能的要求;较链路仿真误码性能相比,实际硬件测试误码率性能要差1dB左右,但仍然满足实现链路的性能指标要求。综上,本论文设计了一种满足无人机自组织网通信抗干扰、抗多普勒频偏、抗多径、低峰平比等需求的波形方案,并对其进行了FPGA实现和测试,验证了该波形方案的可行性,为无人机自组织网波形传输技术的研究提供了参考。
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