面向无人机通信的MIMO中继信道中断概率计算方法技术

本发明专利技术建立了一个完整的UAV中继模型，该中继模型分为两种链路，一种是地面站到UAV的地‑空链路，该链路下的信道看成是莱斯信道；另一种是UAV到UAV的空‑空链路，该链路下的信道看成为瑞利信道。虽然分析起来可能比较复杂，但该中继模型以及信道模型，比较好的符合实际情况。基于上述信道模型，本发明专利技术还提出了一种求解中断概率的方法，该方法不受信道模型的影响，适用于任何信道模型，但前提条件是，该信道模型的信道矩阵必须已知。通过MATLAB仿真可得出信道矩阵H特征值的曲线，然后再通过曲线拟合，可以得出特征值的数学表达式，进而求出其累积分布函数，这样做就简单很多。本发明专利技术求出了两段链路整体的中断概率，比较好的反应了真实情况下的中断概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机中继通信
，尤其涉及一种面向无人机通信的MIMO中继信道中断概率计算方法。
技术介绍
将MIMO技术运用在无人机通信系统，可以大大提高通信质量，特别是针对无人机运用在荒漠搜救，或者战场勘察等情况，需要无人机实时传送大量视频和图片，因此对无人机信道容量和传输速率有很高要求。目前，现有的信道模型主要有莱斯信道、瑞利信道、高斯信道以及Nakagami-m信道等，为了便于分析，现有的做法基本上都是将上述几种信道模型引入到无人机通信系统中，从而形成无人机莱斯信道、无人机瑞利信道以及无人机高斯信道等等。无人机作为中继通信具体优势有以下几点：一是无人机比地面通信站的部署灵活方便，而且由于其升空高度大，所以有更大的通信范围；二是相比于卫星通信，无人机成本很低，可以相对大量的部署；三是无人机相比于卫星通信，时延更低，而且误码率性能更好。将无人机作为中继节点，其中继方式有两种，一种是放大-转发(AF)，即不对接受的信号进行处理，只负责转发；另一种是解码-转发(DF)，即对接收到的信号进行处理后再转发出去。对于时变的无线通信信道，当通信系统的实际传输速率R小于系统的平均信道容量C时，系统能够正常工作；当R>C时，即正常通信将会中断。中断概率是用来衡量通信系统中断事件发生频率的参数。中断概率通常与信道的分布有关。对于MIMO系统，现有的很多做法是采用如下中断概率公式来求：Prout(C<R)=Pr{log2[det(IM+SNRNHH*)]<R

【技术保护点】
一种面向无人机通信的MIMO中继信道中断概率计算方法，其特征在于：所述无人机通信的MIMO中继信道包括：空地链路和空空链路，其中，空地链路分为直视路径和非直视路径，直视路径传输信号的直射LOS分量，非直视路径传输信号的非直射NLOS分量，NLOS分量又包含散射DIF分量以及反射SPE分量，空地链路信道为莱斯信道，空空链路信道为瑞利信道；求得空地链路信道和空空链路信道的信道矩阵H，在信道矩阵H已知的情况下，通过MATLAB仿真得出信道矩阵H特征值的曲线，然后再通过曲线拟合，得出特征值的数学表达式，进而求出其累积分布函数，从而得到空地链路下的中断概率和空空链路下的中断概率；由于空地链路和空空链路相互独立，则系统的中断概率为：Prout=Pr1out+Pr2out-Pr1out·Pr2out,]]>其中，是空地链路的中断概率，是空空链路的中断概率。

【技术特征摘要】
1.一种面向无人机通信的MIMO中继信道中断概率计算方法，其特征在于：所述无人机通信的MIMO中继信道包括：空地链路和空空链路，其中，空地链路分为直视路径和非直视路径，直视路径传输信号的直射LOS分量，非直视路径传输信号的非直射NLOS分量，NLOS分量又包含散射DIF分量以及反射SPE分量，空地链路信道为莱斯信道，空空链路信道为瑞利信道；求得空地链路信道和空空链路信道的信道矩阵H，在信道矩阵H已知的情况下，通过MATLAB仿真得出信道矩阵H特征值的曲线，然后再通过曲线拟合，得出特征值的数学表达式，进而求出其累积分布函数，从而得到空地链路下的中断概率和空空链路下的中断概率；由于空地链路和空空链路相互独立，则系统的中断概率为：Prout=Pr1out+Pr2out-Pr1out·Pr2out,]]>其中，是空地链路的中断概率，是空空链路的中断概率。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志华，邵红宇，金豪杰，杨忆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44