[发明专利]一种用于远程无人机图传的单载波频域均衡传输系统

说明书

本发明属于无人机无线通信领域，尤其涉及一种用于远程无人机图传的单载波频域均衡传输系统，所述系统包括：部署在无人机上的发送端和部署在地面的接收端；其中，所述发送端，用于对采集的二进制图传信号进行编码和调制处理得到符号序列，并对符号序列进行分块处理同时插入独特字作为循环前缀，封装成自定义格式的数据帧并发送；所述接收端，用于接收经信道传输的数据帧，进行时频同步、解帧处理，移除循环前缀后进行FFT变换、频域均衡和IFFT变换，再经解调和译码处理，得到无人机图传的信息序列。本发明设计实现的自定义格式的数据帧结构增加了有效数据的长度，大大提高了有效数据的传输效率。

技术领域

本发明属于无人机无线通信领域，尤其涉及一种用于远程无人机图传的单载波频域均衡传输系统。

背景技术

无人机通信系统属于典型的无线通信系统，传输时，通信距离远、地形地貌复杂、移动台的移动速度、传播路径复杂等因素会导致严重的多径衰落，从而对无线通信系统的性能产生较大的影响，降低无人机通信的可靠性。目前常用的对抗多径衰落的方法主要有OFDM、SC-TDE、SC-FDE。其中SC-FDE系统兼具单载波和正交频分复用(OFDM)的优点，在有效消除码间串扰的同时又避免了多载波传输技术峰均比(PARA)高、对频偏敏感等缺点。

单载波频域均衡(SC-FDE)技术中数据是以帧为单位进行传输的。先将数据分成FFT数据块再进行处理，并通过在每个数据块的前端加入循环前缀(CP)来消除数据块之间的干扰。目前常用独特字(UW)来代替循环前缀(CP)，其具有自相关性好、频率响应平稳的特性，它不仅可以用来做循环前缀，还可用于同步及信道估计与均衡。由于SC-FDE系统分块传输和添加循环前缀的特性，设计合理的帧结构不仅可以改善系统的性能，而且可以提高系统的带宽利用率和数据传输的速率。在无人机高速数据传输系统中信道为时变信道，且传输模式多为突发传输，基于单载波频域均衡技术针对其特殊性并建立新的传输模式具有重要的意义。

传统的帧结构根据插入独特字的块数不同分为单块独特字传输帧、多块独特字传输帧，连续传输和突发传输模式下帧结构如图1、2、3、4所示：

不同帧结构的带宽利用率如表1所示：

表1不同帧结构的带宽利用率

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无人机无线通信系统为时变信道，且传输环境较为复杂，因此在实际应用中，多采用突发传输模式，以保证数据的传输质量。由表1可知，在突发模式下，多块独特字传输帧带宽利用率低。单块独特字传输帧带宽利用率明显高于多块独特字传输帧。但由于单块独特字传输帧中每段负载数据前的UW序列既要用于克服码间串扰，避免前一个SC-FDE符号对当前符号的干扰，又要作为导频信号用于信道估计和频域均衡，信道估计的准确度会大大降低。因此，传统的帧结构无法兼顾带宽利用率与系统性能的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种用于远程无人机图传的单载波频域均衡信号处理系统。

针对现有的单载波均衡(SC-FDE)技术中现有的突发传输模式下传输数据帧带宽利用率较低，且无法兼顾带宽利用率和无线通信系统性能的不足，提出了一种新的帧结构，增加了有效数据的长度，提高了带宽利用率和系统传输速率。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于远程无人机图传的单载波频域均衡传输系统，所述系统包括：部署在无人机上的发送端和部署在地面的接收端；其中，

所述发送端，用于对采集的二进制图传信号进行编码和调制处理得到符号序列，并对符号序列进行分块处理同时插入独特字作为循环前缀，封装成自定义格式的数据帧并发送；

所述接收端，用于接收经信道传输的数据帧，进行时频同步、解帧处理，移除循环前缀后进行FFT变换、频域均衡和IFFT变换，再经解调和译码处理，得到无人机图传的信息序列。

作为上述系统的一种改进，所述数据帧包括帧头和数据部分；其中，