基于累加正反饋變步長的最佳中繼位置搜尋方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領域，尤其設及一種基于累加正反饋變步長的最佳中繼 位置捜尋方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通信中繼用來轉(zhuǎn)發(fā)不同的節(jié)點之間發(fā)出的信息，擴大了通信范圍，提高了通信系 統(tǒng)的性能。陸地無線電通信很容易被障礙物遮擋和屏蔽，飛機、衛(wèi)星及無人機(加 manned Aerial Vehicles，UAVs)可W充當通信中繼，因為機載中繼可W在崎帳的山區(qū)或市區(qū)有效 地為需要相互通信的雙方建立起連接。近些年來，使用無人機作為通信中繼的問題已吸引 不少學者的關(guān)注和研究，同時其應用也十分廣泛。
[0003] 現(xiàn)有的應用于無人機中繼位置捜尋的算法主要有:利用GPS測量地面通信單元(源 端S、目的端D)的位置信息并被無人機利用去捜尋最佳中繼位置，基于擾動的極值捜索控制 化Xtremum Seeking Control，ESC)算法，基于多機載天線的算法?，F(xiàn)有的無人機中繼位置 捜尋算法，在各自的基礎上都可W使無人機找到最佳的中繼位置，但是運些算法的適用范 圍也存在一定的不足和缺陷，主要體現(xiàn)在：（1)需要源端和目的端都具有GPS功能W提供各 自的位置信息給移動中繼，而在很多特殊情況下通信雙方?jīng)]有GPS功能或者GPS設備已損 壞，如自然災害導致GPS設備損壞，（2)使用機載多天線對信號到達角（Direction Of Arrival，D0A)進行估計來捜尋最佳中繼位置，容易出現(xiàn)估計誤差，且增加了無人機通信設 備的復雜度和算法復雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于累加正反饋變步長的最佳中繼位 置捜尋方法與系統(tǒng)，旨在提高中繼通信的性能，且無需獲得源端和目的端的位置信息，無需 多天線，移動中繼只利用目的端反饋的單比特信息就能在給定運動軌跡范圍內(nèi)找到最佳的 中繼通信位置。
[000引本發(fā)明是運樣實現(xiàn)的，一種基于累加正反饋變步長的最佳中繼位置捜尋方法，步 驟包括：
[0006] 步驟A，移動中繼在固定軌道的任意起始位置上，初始化其位置信息并記錄初始位 置信息，然后接收來自源端發(fā)射的訓練序列，放大后轉(zhuǎn)發(fā)給目的端；
[0007] 步驟B，目的端根據(jù)接收到的經(jīng)放大后的訓練序列計算所接收信號的性能，并根據(jù) 計算結(jié)果反饋單比特信息給所述移動中繼;所述單比特信息包含接收信號性能是否提高的 f目息；
[0008] 步驟C，移動中繼根據(jù)反饋的單比特信息計算下一時刻位置并移動到下一時刻位 置，并返回步驟A，直至最后確定最佳中繼位置。
[0009] 進一步地，在步驟A中，所述固定軌道為圓形軌道。
[0010] 進一步地，所述步驟C中，所述移動中繼在固定的軌道上進行位置移動，根據(jù)所述 單比特信息計算隨機擾動步長、修正因子，同時引入累積正反饋計數(shù)器、連續(xù)負反饋計數(shù)器 和闊值修正機制，然后所述移動中繼根據(jù)計算結(jié)果變換運動步長和方向進行位置移動，并 返回步驟A。
[0011] 進一步地，所述步驟C具體包括：
[0012] 步驟Cl，所述移動中繼記錄其已知最佳位置，所述已知最佳位置用0 (n)表示，n表 示第n個時隙；
[0013] 步驟C2,所述移動中繼根據(jù)所述單比特信息在每個迭代時隙變換運動步長，變換 后的運動步長包括隨機擾動步長和修正因子；
[0014] 步驟C3,所述移動中繼根據(jù)變換后的運動步長計算下一時刻位置，然后移動至所 述下一時刻位置，返回步驟A，接收來自源端發(fā)射的訓練序列，并進行放大后轉(zhuǎn)發(fā)至目的端；
[0015] W抑H)表示所述下一時刻位置，W S (n)所述隨機擾動步長，C (n)表示修正因子， 則:例"）=餅、")+ 嘶?) + ;
[0016] 步驟C4,目的端計算新的接收信號的通信性能強度，將計算出的通信性能強度的 結(jié)果與已知的最佳接收信號的通信性能強度相比，根據(jù)比較結(jié)果更新內(nèi)存中的最佳接收信 號通信性能強度，然后目的端反饋單比特信息給所述移動中繼；
[0017] 步驟巧，所述移動中繼根據(jù)反饋的單比特信息更新已知最佳位置并存儲，計算運 動步長和方向W確定下一時刻位置并移動到該下一時刻位置，重復步驟C3至C4,直至最后 確定最佳中繼位置。
[0018] 進一步地，所述步驟巧具體包括：
[0019]步驟C51，移動中繼對所述單比特信息進行判斷；
[0020] 步驟巧2,在判斷為接收信號性能提高時，修正因子清零和連續(xù)負反饋計數(shù)器清 零，累積正反饋計數(shù)器加1，并判斷累積正反饋計數(shù)器是否達到預設的累積正反饋闊值；
[0021] 步驟巧3,若判斷步驟巧2中的累積正反饋計數(shù)器達到預設的累積正反饋闊值，貝U 累積正反饋計數(shù)器清零，并且增大運動步長和增大累積正反饋闊值并返回步驟C3;
[0022] 步驟巧4,若判斷步驟巧2中的累積正反饋計數(shù)器未達到預設的累積正反饋闊值， 則返回步驟C3;
[0023] 步驟巧5，在判斷為接收信號性能未提高時，移動中繼返回上一時隙的位置，同時 連續(xù)負反饋計數(shù)器加1，修正因子修改為上一時隙的運動步長的相反數(shù)，并判斷連續(xù)負反饋 計數(shù)器是否達到預設的連續(xù)負反饋闊值；
[0024] 步驟巧6,若判斷步驟巧5中的連續(xù)負反饋計數(shù)器達到預設的連續(xù)負反饋闊值，貝U 累積正反饋計數(shù)器和連續(xù)負反饋計數(shù)器清零，并且減小運動步長和減小連續(xù)負反饋計數(shù)器 闊值并返回步驟C3;
[0025] 步驟巧7,若判斷步驟巧5中的連續(xù)負反饋計數(shù)器未達到預設的連續(xù)負反饋闊值， 則返回步驟C3。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種基于累加正反饋變步長的最佳中繼位置捜尋系統(tǒng)，包括源 端、移動中繼和目的端；
[0027] 所述源端，用于發(fā)送訓練序列至所述移動中繼；
[0028] 所述移動中繼，用于在固定軌道的任意起始位置上，初始化其位置信息并記錄初 始位置信息，然后接收來自源端發(fā)射的訓練序列，放大后轉(zhuǎn)發(fā)給目的端進行計算；
[0029] 所述目的端，用于根據(jù)接收到的經(jīng)放大后的訓練序列進行接收信號的性能計算， 并并根據(jù)計算結(jié)果反饋單比特信息給所述移動中繼;所述移動中繼記錄位置信息并根據(jù)所 述單比特信息進行計算，根據(jù)計算結(jié)果進行位置移動，并實時將所述源端發(fā)送的訓練序列 進行放大后轉(zhuǎn)發(fā)至所述目的端進行計算，最終確認最佳中繼位置。
[0030] 進一步地，所述固定軌道為圓形軌道。
[0031] 進一步地，所述移動中繼在固定的軌道上進行位置移動，根據(jù)所述單比特信息計 算隨機擾動步長、修正因子，同時引入累積正反饋計數(shù)器、連續(xù)負反饋計數(shù)器和闊值修正機 審IJ，然后所述移動中繼根據(jù)計算結(jié)果變換運動步長和方向進行位置移動，并實時將所述源 端發(fā)送的訓練序列進行放大后轉(zhuǎn)發(fā)至所述目的端進行計算，最終確認最佳中繼位置。
[0032] 進一步地，所述捜尋系統(tǒng)具體用于：
[0033] 首先，所述移動中繼記錄其已知最佳位置，所述已知最佳位置用0(n)表示，n表示 第n個時隙；
[0034] 其次，所述移動中繼根據(jù)所述目的端反饋的所述單比特信息在每個迭代時隙變換 運動步長，變換后的運動步長包括隨機擾動步長和修正因子；
[0035] 再次，所述移動中繼根據(jù)變換后的運動步長計算下一時刻位置并移動到該位置， 然后接收來自源端發(fā)射的訓練序列，進行放大后轉(zhuǎn)發(fā)至所述目的端；
[0036] W例/?)表示所述下一時