● 摘要
无人机通信系统作为无人机任务执行和性能保障的关键，其性能的优劣直接关系到未来无人机的发展。随着无人机任务通信容量的增大、通信环境的日趋恶劣，如何解决无人机数据链对高速数据的可靠传输已经成为当今无人机的热点问题。本文所提出的COFDM方案不仅具有OFDM技术能提高频谱利用率和抗多径、频率选择性衰落的优点，同时可以利用信道编码来弥补无人机信道时变多径衰落特性带来的系统性能损失，继而成为保证无人机高速数据链通信系统的可靠性，提高其通信有效性的上佳解决方法。 本文分为两个部分：第一部分给出了COFDM系统结构，针对当今热门的信道编码技术，提出了几种新型的COFDM方案，并对各种方法在衰落信道下的性能进行比较和分析；第二部分给出了无人机信道模型，并重点研究了BTC-OFDM系统在无人机高速数据链系统下的应用。具体取得的成果如下： 分析了现有航空信道模型，并根据无人机信道特点本论文提出了一种改进的适用于无人机通信的信道模型，并给出了其信道冲击响应，针对无人机不同的飞行状态给出了对应情况下信道参数。通过对无人机信道模型在不同飞行状态的仿真，可以明显的看出飞行状态下的信道比起飞/降落下的信道环境更为恶劣。 讨论了信道编码的基本概念，鉴于BTC适用于高速传输，且利用较低的译码复杂度和译码设备开销，就可获得比各种信道编码方法更高的可靠性和有效性，本文重点研究了BTC的编译码原理并在AWGN信道上的系统仿真结果验证了BTC的优异性能。 最后研究了COFDM技术在高速无人机数据链系统中的应用。仿真结果充分证明了在无人机高速数据链系统中，COFDM系统的性能要远远优于OFDM系统；通过对几种高效高性能编码码型C-COFDM系统、BTC-OFDM系统、LDPC-COFDM系统、Turbo-COFDM系统的比较，可以明显的看出BTC-OFDM系统有更为突出的优势，因此，对于未来无人机通信系统高速数据的高效可靠传输更具潜力和实用性。