技术摘要：
本发明公开了无线通信领域内的一种面向无人机中继通信系统的喷泉编码设计方法，以下步骤进行：步骤一，建立基本网络拓扑模型，以传输速率最大化为目标，以信息传输因果关系、中继飞行轨迹与速度的关系为约束，建立优化模型，对中继节点的移动路径进行优化以获得最大传  全部
背景技术：
无人机是一种有动力、可控制、可执行多种任务的无人驾驶航空器，将无人机平台 作为地面无线通信系统的中继节点，形成无线中继网络，不仅可以有效地扩大无线通信网 络的覆盖范围，还能够提高整个网络的容量，有效提升无线通信系统的性能。 但是由于无人机的可移动特性，网络拓扑和信道状态随着无人机位置的快速变化 而不断变化，网络吞吐量也处于动态变化中，因此需要对其编码传输的码率进行优化。而喷 泉编码技术是一种可实现大规模网络数据分发和可靠传输的新型纠删编码技术，具有无码 率特性，在编码过程中无需固定码率，可以自适应地调整码率，从而能够自适应信道状态， 具有很强的灵活性，适用于无人机信道。 因此，本发明提出了可以根据无人机信道状态进行动态优化的喷泉编码方案，有 效地提高中继网络的传输效率和可靠性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种面向无人机中继通信系统的喷泉编码设计方法，将喷泉 码引入到无人机中继网络中，分步优化无人机路径规划与喷泉编码传输，提高无人机中继 网络的有效性和可靠性。 本发明的目的是这样实现的：一种面向无人机中继通信系统的喷泉编码设计方 法，运用分步优化思想，将无人机中继的喷泉编码方案分为两步进行优化，将无人机的路径 规划和喷泉码的编码优化结合起来，根据无人机通信信道的动态变化来自适应地调整喷泉 码的编码方案，以此提高编码的有效性和可靠性，具体为： 步骤一，建立基本网络拓扑模型，以传输速率最大化为目标，以信息传输因果关 系、中继飞行轨迹与速度的关系为约束，建立优化模型，对中继节点的移动路径进行优化以 获得最大传输速率CR； 步骤二，以步骤一中获得的最大传输速率CR作为约束条件，引入编码方案中的密 度演化约束和度分布约束，以码率最大化为目标，建立优化模型，对喷泉编码方案进行优化 设计，得到喷泉码的度分布函数Ω(x)。 作为本发明的进一步限定，所述网络拓扑模型为两信源单中继网络，信源节点都 位于同一直线上，中继在固定高度飞行，接收端位于信源连线的中垂线上；具体包括：在三 维笛卡尔坐标情境下，信源S1的坐标为(0,m,0)，信源S2的坐标为(0,-m,0)，接收端距离发射 端连线的距离为L，给定无人机中继最大飞行速度V、飞行高度始终保持H。 作为本发明的进一步限定，步骤一中，以传输速率最大化为目标，以信息传输因果 关系、中继飞行轨迹与速度的关系为约束，建立目标方程，方程如下： 4 CN 111586718 A 说　明　书 2/6 页 其中，CR为中继的最大传输速率， 分别为信源S1、信源S2的最大传输速率， V是中继最大飞行速度，(x0,y0)是中继飞行初始位置的x-y坐标，(xF,yF)是中继飞行终止位 置的x-y坐标，(x[n],y[n])是中继飞行位置的x-y坐标，求解该方程可得到无人机最佳飞行 轨迹和中继最大传输速率CR。 作为本发明的进一步限定，步骤二中，为优化设计无人机中继系统的喷泉编码方 案，将步骤一中获得的最大传输速率CR作为喷泉编码传输速率的上限进行约束，并将码率 最大化作为步骤二喷泉码设计的目标。 作为本发明的进一步限定，步骤二中，引入密度演化约束和度分布约束，建立目标 方程： 其中，Ω(x)是边角度的输出度分布函数，α是输入平均度，d为度数，Ωd是输出度 为d的概率，CR是步骤一中求得的中继最大传输速率，fd(μ(l))为度数为d的输出节点的LLR均 值，ui是输入节点LLR均值。 作为本发明的进一步限定，通过中继最大传输速率CR将所述的无人机的路径规划 和所述的喷泉码度分布优化相结合，喷泉码可根据无人机中继信道的变化而进行动态优化 设计。 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明基于码率 最大化原则，采用分步优化方法，将无人机中继的路径规划和喷泉码的编码优化相结合，以 中继的最大传输速率作为喷泉码设计的约束，优化喷泉码的度分布，可以在无人机通信信 道动态变化的情况下，自适应地调整编码方案，从而有效地提高系统容量，降低编码开销， 并提高通信的可靠性。 5 CN 111586718 A 说　明　书 3/6 页 附图说明 图1是本发明分步优化模型流程图。 图2是本发明实施例的通信网络模型。 图3是本发明实施例通信模型的一种简化的俯视图。 图4是本发明实施用例采用三维笛卡尔坐标的场景。 图5是本发明分步优化模型中第一步的实施步骤流程图。 图6是本发明中喷泉码编码模型。