[发明专利]基于反向补偿机制的最佳中继位置的搜寻方法及系统

说明书

本发明适用于无线通信技术领域，提供了基于反向补偿机制的移动中继最佳中继位置的搜寻方法，步骤包括：A，移动中继在固定轨道的当前位置，接收来自源端发送的测试信号并进行放大后转发给目的端；B，目的端根据接收到的信号计算通信性能，然后根据计算结果生成单比特信息反馈给所述移动中继；C，所述移动中继根据反馈的单比特信息计算下一时刻位置并移动到所述下一时刻位置；重复执行步骤A‑C，直至最终确定最佳中继位置。本发明提供的搜寻方法和搜寻系统可提高中继通信的性能，且无需获得源端和目的端的位置信息，无需多天线，移动中继只利用目的端反馈的单比特信息就能在给定运动轨迹范围内找到最佳的中继通信位置。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于反向补偿机制的移动中继的最佳中继位置的搜寻方法及系统。

背景技术

通信中继用来转发不同的节点之间发出的信息，扩大了通信范围，提高了通信系统的性能。陆地无线电通信很容易被障碍物遮挡和屏蔽，飞机、卫星及无人机(UnmannedAerial Vehicles，UAVs)可以充当通信中继，因为机载中继可以在崎岖的山区或市区有效地为需要相互通信的双方建立起连接。近年来，使用无人机作为通信中继的问题已吸引不少学者的关注和研究，同时其应用也十分广泛。

现有的应用于移动中继位置搜寻的算法主要有：如图1a所示，基于GPS去测量源端(S)和目的端(D)的位置信息,移动中继再利用该信息去搜寻最佳中继位置；如图1b所示，基于扰动的极值搜索控制(Extremum Seeking Control，ESC)算法；基于机载多天线的算法。现有的移动中继位置搜寻算法都可以使移动中继找到最佳的中继位置，但是这些算法或适用范围也存在一定的不足和缺陷，主要体现在：(1)通信中继依赖于GPS容易受到攻击，也可能遭受GPS欺骗或干扰而导致中继通信失败，更重要的是，在很多特殊情况下通信双方没有GPS功能或者GPS设备已损坏，如自然灾害导致GPS设备损坏。(2)使用机载多天线对信号到达角(DOA)进行估计来搜寻最佳中继位置，容易出现估计误差，且增加了无人机通信设备的复杂度和算法复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于反向补偿机制的最佳中继位置的搜寻方法及系统，旨在解决现有以无人机作为移动中继的最佳通信位置的搜寻算法容易遭受GPS欺骗或干扰而导致通信中继失败，容易出现估计误差，且增加了移动中继通信设备的复杂度和算法复杂度的问题。

本发明是这样实现的，基于反向补偿机制的最佳中继位置的搜寻方法，步骤包括：

步骤A，移动中继在固定轨道的当前位置，接收来自源端发送的测试信号并进行放大后转发给目的端；

步骤B，目的端根据接收到的信号计算通信性能，然后根据计算结果生成单比特信息反馈给所述移动中继；所述单比特信息包括接收信号性能是否提高的信息；

步骤C，所述移动中继根据反馈的单比特信息计算下一时刻位置并移动到所述下一时刻位置；

重复执行步骤A-C，直至最终确定最佳中继位置。

进一步地，所述步骤A之前还包括：移动中继在固定轨道的任意起始位置进行初始化，并在内存中将初始化位置记录为已知最佳位置。

进一步地，步骤B具体包括：

所述目的端根据第一次接收到信号进行初始化，根据接收的信号计算通信性能，将所述通信性能保存在内存中作为已知最佳通信性能，所述通信性能包括信噪比强度和误码率；当目的端接收新的信号后计算新的通信性能，将新的通信性能与内存中保存的已知最佳通信性能进行比较，根据比较结果生成单比特信息反馈至所述移动中继，同时在确定接收性能提高后，更新内存中的已知最佳通信性能。

进一步地，步骤C具体包括：所述移动中继根据所述单比特信息计算随机扰动步长，同时引入修正因子，然后所述移动中继根据计算结果变换运动步长和方向在固定轨道上进行位置移动，并返回步骤A。