无人机高清视频传输波形关键技术研究与验证

摘要

在无人机进行空中侦察、航摄的任务场景中，无线视频回传是必不可少的功能之一。近年来，随着无人机在军事、民用领域的快速发展，移动高质量视频回传成为趋势，本文以OFDM技术为基础，展开无人机高清视频传输波形的研究与验证，论文的主要工作包括以下方面： 第一，对无线信道衰落特性以及OFDM技术进行概述。介绍无线信道大尺度衰落、小尺度衰落的相关概念，对多径衰落信道进行分类，并描述了衰落信道的包络统计特性；阐述了OFDM系统基本原理，讨论以OFDM技术为基础的无线视频传输方案，为波形设计提供参考。 第二，开展了无人机高清视频传输的需求分析。经过视频压缩码流分析，本文采用业务速率为 2Mbps、6.5Mbps、20Mbps 三种传输模式，可满足不同清晰度视频传输需求；给出最远传输距离5km的下行链路预算，分析频率偏移、定时偏差对系统的影响，为波形设计提供理论依据。 第三，针对无人机视频传输高速率、大容量、抗多径、抗多普勒频偏等需求，设计出一种编码的OFDM高速无人机下行数据传输波形。首先，给出帧格式以及组帧流程，提出适应三种传输速率的子载波映射方案；其次，研究接收端信号处理的关键技术，包括利用训练序列的时频率同步算法、利用导频的信道估计、MRC合并和 QPSK 软解调；最后，进行链路性能仿真，在多径衰落信道条件下，点到点误码性能满足指标要求。 第四，在 FPGA 硬件平台上完成波形的实现和初步验证。给出关键模块的实现细节，在实验室环境下完成时频同步、点到点误块率的测试，验证设计方案的可行性。 本文提出变速率的OFDM数据传输方案，具有理论和现实意义，为无人机高清视频传输技术的研究提供了参考。

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