基于PSO算法的机载通信数据链系统传输控制方法

陈 姮,梁 洁,史艳伟,杨 晨

（91206部队，山东 青岛 266000)

1 引言

2 机载通信数据链系统传输信道模型和均衡控制

2.1 机载通信数据链系统传输信道模型

为了实现基于PSO算法的机载通信数据链系统传输控制，首先需要构建载通信数据链系统传输信道模型。为此，对机载通信数据链系统传输大数据进行特征提取，采用多元阵列参数分布方法，实现机载通信数据链系统的节点优化部署设计[6]。

通过对机载通信数据链系统传输大数据的分析，得到机载通信数据链系统中前i个样本的稀疏表示矩阵和冲激响应特征[7]，采用离散数据流方法，得到机载通信数据链的两个特征分布分别记为W(i)和D(i)，加入第i+1个训练样本，得到机载通信数据链传输第i步迭代的输出向量D(i+1)，更新机载通信数据链的信道增益向量，令βi+1=zi+1，β为机载通信数据链迭代输出步长，z为信道增益间隔幅度，利用zi+1的不相关性，得到机载通信数据链系统传输信道均衡的正则化参数描述为：

式中，λ为信道均衡抽头因子，在递推过程中，可采用DSRC通信方式，得到机载通信数据链系统传输信道的冲激响应初值λ0(接近1)逐渐增加到1，设λi为一个二元状态函数，即

式中，n为机载通信数据链系统的信道输出步长。采用位置-速度混合控制的方法[8]，得到机载通信数据链系统基站与业务的深度融合算式：

结合多元阵列参数分布方法交换实体信息，得到机载通信数据链的传输特征表达式为：

在缓存域内，对机载通信数据链系统进行自适应加权均衡调节，得到超密集部署的联网场景中的信道模糊推导因子u，令u=(λtC(i))Wi+1，α=，α 为超密集部署的联网模糊系数。从而得到机载通信数据链系统传输网络数据信道调度的递推计算形式：

与对军权的重视不同，早期蒋介石也不太重视宣传问题。在国民党南京建政之初的短短五年间，蒋介石即有两次下野的经历。下野期间，对自身的失败，蒋介石的反省归结起来，即“无组织”“无干部”“无情报”⑧。实际上，蒋介石忽略了非常重要的宣传问题。这一时期，汪精卫、胡汉民也一度下野、出洋，但在下野期间，均在国内办杂志，宣传自己的主义。

通过上述处理，构建机载通信数据链系统传输信道模型，实现在独立同分布信道中进行通信，提高机载通信数据链的传输均衡性。

2.2 均衡控制

在上述基础上，通过计算机载通信数据链系统传输信道的冲激响应，在IEEE 802.15.SG3a通信协议下得到机载通信数据链系统传输信道的传递函数为：

其中，H表示机载通信数据链信道的幅度增益；m是调制脉冲的数目，Km是第m多径干扰特征量，αmk是第n簇内第k条机载通信数据链路径的系数，δ为调制脉冲增幅，t为机载通信数据链信道均衡匹配时间均值，Tm是第m簇中机载通信数据链信道均衡匹配时间，τmk是通信链路的带宽。设机载通信数据链系统传输网络的节点表示为bi，从核心网传输到发出请求的通信帧数为Nf个，时间间隔为Tf，得到机载通信数据链系统传输网络的信道带宽为：

采用PSO 算法获得局部最短下载时间，假设机载通信数据链系统传输的全局信息素浓度为：

式中，wmk为机载通信数据链系统传输系统的增益，s为机载通信数据链系统传输系统的传输时间，v(t)为加性高斯白噪声。若发送的机载通信数据链系统传输信号为PAM-DS 信号，每比特信息符号周期数为NS，为保证缓存位置最佳，响应时延最小，得到机载通信数据链系统传输的统计信号为：

其中，qj是机载通信数据链系统传输信道跳时码，j为机载通信数据链系统传输信道稀疏特征参数。

对机载通信数据链系统传输信号进行稀疏特征分解，并采用相干多途响应特征分析，得到机载通信数据链系统传输的抽头延迟线模型为：

式中，Tp为信号采样数据，Tc为机载通信数据链系统传输码片周期，cj为机载通信数据链系统传输的直接序列扩频码，Np为码元数，ai是信道采样频谱带宽，ε是调制时间偏移常量。根据上述分析，对每一步传输方向的冲激信道进行机载通信数据链系统传输信号稀疏特征分解，从而实现对机载通信数据链系统传输信道的均衡控制，提高通信输出的均衡性。

3 机载通信数据链系统传输控制优化

3.1 基于PSO的通信链信道冲激响应特征提取

利用计算机载通信数据链系统传输信道的冲激响应和各条路径的相位偏移，建立时变衰落的多径抗干扰模型，通过PSO寻优算法，在不同的机载通信数据链系统传输信道传输路径上进行时频特征分解，得到当前解最佳的情况下从各个设备下载的特征量，进一步筛选可聚合物理节点集合，得到输出时延为TS的整数倍，通过功能互斥约束来确定簇分量，得到机载通信数据链系统传输控制的自相关特征分布模型为：

当TS=1 时，则机载通信数据链系统传输的宽带可表示为：

选择可聚合物理节点集合，假设机载通信数据链系统传输多径分量的最大时间间隔为tbarn，则在码元宽度tbarn范围内最多只包含一个多径分量。采用PSO 算法，得到物理节点之间的多径的间隔通常设定为tbarn，机载通信数据链接收信号中的噪声分量为：

考虑VNF之间的互斥性，得到机载通信数据链输出的二进制随机编码特征分布矩阵为，NS是1 比特信息符号周期数，假设每跳时延均相等，得到的xi是机载通信数据链输出的抽样样本序列，采用交叉时间段融合的方法，得到机载通信数据链输出的链路集为[(i-1)Ts，iTs]，采用均衡调度的方法，得到接收信号的离散分布序列，根据旁瓣特征聚集性检测，得到PSO寻优的惯性参数，其中列向量si表示PSO 粒子群的变异度，得到机载通信数据链系统传输的差异度特征匹配矩阵。

为减小链路跳数，在确保每个物理节点最多部署区域下，得到通信链信道冲激响应特征提取模型为：

根据上述分析，提取提通信链信道冲激响应特征，从而实现对机载通信数据链系统传输的自适应控制。

3.2 通信输出控制优化

利用时变衰落的多径抗干扰模型和PSO寻优算法对机载通信数据链系统传输信号进行稀疏表示，机载通信数据链系统传输网络数据信道发送信号经由不同路径在接收端进行叠加，即为机载通信数据链系统传输信号的基本脉冲经时延加权以后在S-V 模型中组合，构建机载通信数据链系统传输信号的冲激响应脉冲信号，依据S-V 模型，机载通信数据链系统传输信号来自同一脉冲的多径分量以簇的形式到达接收机，通过稀疏表示方法进行信道的尺度分解和线性展开，机载通信数据链系统传输的优化控制模型分为两步：

(1) 采用PSO 算法，在宽带时域空间Y 内，得到机载通信数据链系统传输的模糊度加权矩阵的最优解，即

(2) 在稀疏表示矩阵中，由于受到最短路径和最小跳数约束的制约，得到机载通信数据链系统传输的最优参数估计模型为：

为提高聚合成功率，求得PSO寻优的过程最优解，采用K-最短路径算法，可得到机载通信数据链系统传输的多径参数融合模型表达式：

根据最小二乘约束控制，得到通信输出控制优化公式为：

以此实现通信输出控制优化，从而提升机载通信数据链系统传输的均衡配置。根据上述算法设计，可实现对机载通信数据链系统传输的自适应控制和均衡配置，提高机载通信数据链系统传输信道均衡性。

4 实验对比

为了验证本文方法在实现机载通信数据链系统传输控制的应用性能，在Microsoft.NET Framework 4.0开发工具构建机载通信数据链系统传输控制实验平台，设定机载通信数据链物理节点集合规模为180，信道均衡配置参数为0.36，端到端时延为24ms，请求接受率为0.78，频段为2.4GHz，带宽为20kHz，根据上述参数设定，进行机载通信数据链系统传输控制对比，设置5 组实验，每组实验重复10次，进行不同次数的数据传输干扰，干扰信道的带宽为4kHz，信噪比为30dB。在MEC 服务器逐渐增加的情况下，测试在存在干扰的条件下数据实现准确传输的比率，得到本文方法和基于SDN多数据链方法[2]、船舶通信系统数据传输方法[3]输出抗干扰性能测试结果如图1所示。

图1 输出抗干扰性能测试结果

分析图1得知，本文方法进行机载通信数据链系统传输控制的输出抗干扰性能较高，在干扰下数据传输成功率最高可达到99%。为进一步对比三种方法的有效性，测试数据传输时间，得到对比结果如图2所示。

图2 数据传输时间测试

分析图2得知，相比于另外两种方法，本文方法进行机载通信数据链系统传输控制的传输时间较低，平均为147ms。测试传输速率，得到对比结果见图3。

分析图3得知，采用本文方法进行机载通信数据链系统传输控制的输出均衡性较好，自适应信道转发能力较强，传输速率较高，平均为72bps 左右，远高于另外两种方法。

图3 传输速率测试对比

5 结束语

建立机载通信数据链系统传输的可靠性分析模型，提高输出稳定性，本文提出基于PSO 算法的机载通信数据链系统传输控制方法。构建机载通信数据链系统传输的大数据分析和特征提取模型，采用多元阵列参数分布的方法，进行机载通信数据链系统的节点优化部署设计，计算机载通信数据链系统传输信道的冲激响应通过PSO寻优算法，在不同的机载通信数据链系统传输信道传输路径上进行时频特征分解，实现对机载通信数据链系统传输的自适应控制和均衡配置。研究得知，本文方法对机载通信数据链系统传输控制的输出抗干扰性能较好，传输成功率可达到99%，传输时间较低，为147ms，传输速率达到72bps，具有一定应用前景。