基于累加正反馈变步长的最佳中继位置搜寻方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，尤其设及一种基于累加正反馈变步长的最佳中继 位置捜寻方法与系统。
【背景技术】
[0002] 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(加 manned Aerial Vehicles，UAVs)可W充当通信中继，因为机载中继可W在崎帳的山区或市区有效 地为需要相互通信的双方建立起连接。近些年来，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。
[0003] 现有的应用于无人机中继位置捜寻的算法主要有:利用GPS测量地面通信单元(源 端S、目的端D)的位置信息并被无人机利用去捜寻最佳中继位置，基于扰动的极值捜索控制 化Xtremum Seeking Control，ESC)算法，基于多机载天线的算法。现有的无人机中继位置 捜寻算法，在各自的基础上都可W使无人机找到最佳的中继位置，但是运些算法的适用范 围也存在一定的不足和缺陷，主要体现在：（1)需要源端和目的端都具有GPS功能W提供各 自的位置信息给移动中继，而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（Direction Of Arrival，D0A)进行估计来捜寻最佳中继位置，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】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于累加正反馈变步长的最佳中继位 置捜寻方法与系统，旨在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。
[000引本发明是运样实现的，一种基于累加正反馈变步长的最佳中继位置捜寻方法，步 骤包括：
[0006] 步骤A，移动中继在固定轨道的任意起始位置上，初始化其位置信息并记录初始位 置信息，然后接收来自源端发射的训练序列，放大后转发给目的端；
[0007] 步骤B，目的端根据接收到的经放大后的训练序列计算所接收信号的性能，并根据 计算结果反馈单比特信息给所述移动中继;所述单比特信息包含接收信号性能是否提高的 f目息；
[0008] 步骤C，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下一时刻位 置，并返回步骤A，直至最后确定最佳中继位置。
[0009] 进一步地，在步骤A中，所述固定轨道为圆形轨道。
[0010] 进一步地，所述步骤C中，所述移动中继在固定的轨道上进行位置移动，根据所述 单比特信息计算随机扰动步长、修正因子，同时引入累积正反馈计数器、连续负反馈计数器 和阔值修正机制，然后所述移动中继根据计算结果变换运动步长和方向进行位置移动，并 返回步骤A。
[0011] 进一步地，所述步骤C具体包括：
[0012] 步骤Cl，所述移动中继记录其已知最佳位置，所述已知最佳位置用0 (n)表示，n表 示第n个时隙；
[0013] 步骤C2,所述移动中继根据所述单比特信息在每个迭代时隙变换运动步长，变换 后的运动步长包括随机扰动步长和修正因子；
[0014] 步骤C3,所述移动中继根据变换后的运动步长计算下一时刻位置，然后移动至所 述下一时刻位置，返回步骤A，接收来自源端发射的训练序列，并进行放大后转发至目的端；
[0015] W抑H)表示所述下一时刻位置，W S (n)所述随机扰动步长，C (n)表示修正因子， 则:例"）=饼、")+ 嘶?) + ;
[0016] 步骤C4,目的端计算新的接收信号的通信性能强度，将计算出的通信性能强度的 结果与已知的最佳接收信号的通信性能强度相比，根据比较结果更新内存中的最佳接收信 号通信性能强度，然后目的端反馈单比特信息给所述移动中继；
[0017] 步骤巧，所述移动中继根据反馈的单比特信息更新已知最佳位置并存储，计算运 动步长和方向W确定下一时刻位置并移动到该下一时刻位置，重复步骤C3至C4,直至最后 确定最佳中继位置。
[0018] 进一步地，所述步骤巧具体包括：
[0019]步骤C51，移动中继对所述单比特信息进行判断；
[0020] 步骤巧2,在判断为接收信号性能提高时，修正因子清零和连续负反馈计数器清 零，累积正反馈计数器加1，并判断累积正反馈计数器是否达到预设的累积正反馈阔值；
[0021] 步骤巧3,若判断步骤巧2中的累积正反馈计数器达到预设的累积正反馈阔值，贝U 累积正反馈计数器清零，并且增大运动步长和增大累积正反馈阔值并返回步骤C3;
[0022] 步骤巧4,若判断步骤巧2中的累积正反馈计数器未达到预设的累积正反馈阔值， 则返回步骤C3;
[0023] 步骤巧5，在判断为接收信号性能未提高时，移动中继返回上一时隙的位置，同时 连续负反馈计数器加1，修正因子修改为上一时隙的运动步长的相反数，并判断连续负反馈 计数器是否达到预设的连续负反馈阔值；
[0024] 步骤巧6,若判断步骤巧5中的连续负反馈计数器达到预设的连续负反馈阔值，贝U 累积正反馈计数器和连续负反馈计数器清零，并且减小运动步长和减小连续负反馈计数器 阔值并返回步骤C3;
[0025] 步骤巧7,若判断步骤巧5中的连续负反馈计数器未达到预设的连续负反馈阔值， 则返回步骤C3。
[0026] 本发明还提供了一种基于累加正反馈变步长的最佳中继位置捜寻系统，包括源 端、移动中继和目的端；
[0027] 所述源端，用于发送训练序列至所述移动中继；
[0028] 所述移动中继，用于在固定轨道的任意起始位置上，初始化其位置信息并记录初 始位置信息，然后接收来自源端发射的训练序列，放大后转发给目的端进行计算；
[0029] 所述目的端，用于根据接收到的经放大后的训练序列进行接收信号的性能计算， 并并根据计算结果反馈单比特信息给所述移动中继;所述移动中继记录位置信息并根据所 述单比特信息进行计算，根据计算结果进行位置移动，并实时将所述源端发送的训练序列 进行放大后转发至所述目的端进行计算，最终确认最佳中继位置。
[0030] 进一步地，所述固定轨道为圆形轨道。
[0031] 进一步地，所述移动中继在固定的轨道上进行位置移动，根据所述单比特信息计 算随机扰动步长、修正因子，同时引入累积正反馈计数器、连续负反馈计数器和阔值修正机 审IJ，然后所述移动中继根据计算结果变换运动步长和方向进行位置移动，并实时将所述源 端发送的训练序列进行放大后转发至所述目的端进行计算，最终确认最佳中继位置。
[0032] 进一步地，所述捜寻系统具体用于：
[0033] 首先，所述移动中继记录其已知最佳位置，所述已知最佳位置用0(n)表示，n表示 第n个时隙；
[0034] 其次，所述移动中继根据所述目的端反馈的所述单比特信息在每个迭代时隙变换 运动步长，变换后的运动步长包括随机扰动步长和修正因子；
[0035] 再次，所述移动中继根据变换后的运动步长计算下一时刻位置并移动到该位置， 然后接收来自源端发射的训练序列，进行放大后转发至所述目的端；
[0036] W例/?)表示所述下一时