● 摘要
无人机可以在超低空和超高空长时间盘旋，与有人驾驶飞机相比，其活动空间和范围更为广阔，并且适应现代战争对减少乃至避免人员伤亡的要求，近年来成为各军事强国发展的军事技术热点之一。无人机的飞行控制以及各种任务的执行均需依靠通信系统来进行保障，无人机通信链路成为无人机发展的关键。随着情报、监视和侦察在未来信息化战争中发挥着越来越重要的作用，侦测信息传输要求未来无人机下行数据链必须具有高传输速率、大容量、抗多径和抗干扰等性能要求。为此，本文提出基于正交频分复用（OFDM）技术的物理层设计方案，并对系统同步进行了研究，仿真和实现。论文的主要工作包括以下几个方面：(一) 介绍了无人机通信发展的现状、OFDM基本原理及其在军事中的应用发展。(二) 探讨了无人机信道中大尺度衰落、中尺度衰落和小尺度衰落的定义及其对系统的影响，给出了无人机信道多径传播条件下的通用信道模型。根据无人机地面停泊与滑行、起飞与降落，以及飞行三种状态下的信号传播特征，得出它们实用的信道模型以及相应的信道特征参数，并对比它们与地面民用移动通信信道的异同。(三) 探讨了系统同步要求，分析各种同步误差对系统性能的影响，给出各项同步指标。根据无人机信道特征，提出采用粗同步和细同步相结合的方法，实现系统同步范围与同步精度的统一，其中，采取短前导与最大似然同步算法相结合实现系统定时粗同步以及频偏粗估计，可以保证足够的同步范围；采取长前导与基于循环移位的最大相关定时同步新方法实现定时细同步，采取长前导与最大似然算法相结合实现载波频偏精估计，以保证足够的同步精度。提出了采用差分编码的新方法对传统子载波间干扰（ICI）自消除算法加以改进，消除了ICI带来的地板效应，提高了传统ICI自消除方案的频谱利用率。(四) 设计同步算法实现方案，从实现的角度优化同步算法，完成verilog代码编写，实现同步模块的硬件仿真验证，完成系统设计。