基于非全向天线的无人机mimo信道模型研究 investigation on mimo wideband channel model for unmanned aerial vehicle with nonomnidirectional antennas.pdf

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基于非全向天线的无人机信道模型研究姗胡永江钚∶军械工程学院光学与电子工程系，河北石家庄随着无人机用途不断拓展，数据链传输容量需求逐渐增大，多天线技术将会用来增加系统容量和传输速率。根据多输入多输出系统基本理论诒Ｖぬ煜呒涞姆窍喙靥匦允保诺可并列为多个独立的子信道，获得的空间分集增益不仅可提高系统的容量，也可以增加系统的传输速率。因此，宽带信道在时延扩展与多普勒扩展基础上，还必须考虑电波传播在空间域度上的角度扩展。为保证无人机无线电作用距离孛婵刂站ǔＥ渲糜诮衔?湛酢⑺闹芙辔薷叽建筑、山体或树林的地形。散射体主要集中在地面控制站周围，分布在其一定距离范围内，不可能无限远也不能特别近；地面控制站的高度要比周围诸如山脉或大型建筑等散射体的高度小得多，存在着不可忽略的俯仰角；同时，地面控制站常采用非全向天线以获得更多的收发增益。在全向天线条件下，文献南譡中所述航空和无人机信道由直射、反射和散射址量组成，但假设电磁波都是水平传输的，这与实际无人机信道环境不相符；针对散射体主要集中在较低一端四周分布的情况，文献南譡建立了散射体位于圆筒上的非频率选择性信道模型，而文献和文献中测量结果也与相应的圆筒模型相吻合，但这些模型在引入俯仰角扩展后，忽略了方位角扩展，这对具有频率选择性的宽带信道是不适合的。针对散射体在收发端一定范围内分布的特点，文献和文献分析了收发两端同时为“同心圆筒”散射情况下的信道模型，其实际测量结果与之相吻合，验证了“同心圆筒”散射环境的合理性，但无人机所处的信道环境与之有较大差别。针对非全向多天线系统，文献采用傅里叶级数频域重构法，对空时频相关函数进行了简化分析，但所假定的角度均匀分布与无人机信道环境中方位角非全向散射和俯仰角非对称分布不相符，且环境参数所致的信道特性：∥．铋．桑甤摘要：为研究无人机信道特性，针对地面控制站肪程氐愫头侨蚨嗵煜呦低常⒉⒎治隽嘶谏⑸涮迦几何分布的单跳同心圆筒散射泶úツＰ停莘轿唤欠侨蛏⑸浜透┭鼋欠嵌猿品植嫉奶匦裕岷衔人机实际飞行参数特点，推导出简洁的空时频联合相关函数。通过仿真进行了验证，并对相关特性影响因素进行分析，结果表明地面控制站采用非全向天线时，信道的空时频相关尺度将会增大，而无人机采用非全向天线不会影响其相关键词：同心圆筒散射；非全向天线；宽带信道模型；无人机；多输入多输出网络出版地址：、瑅州．辴／／¨／．．．：吲一．由航空学报‘甧．∞文章编号：一·—关性。中图分类号：文献标识码：引用格武磊В钚∶瘢鵩非全向天线的无人祝信遭模型研究娇昭Пǎ保：．们们．瑋粕∞膔蘢轪恼￡．协．．”—／收稿日期：；退修日期：··；录用日期：”．．；网络出版时闻：篊痸．．．基金项目：国防预研项目ㄑ蹲髡撸甌．：”：：话．¨．．．
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ぁあ髈，＜稀あ鲤去善善够凡一知毙书一飞弦埯陆；》∥删邢嗤钠叫惺粜裕奕嘶⑸涮煜叩男氛‰隴渲小牒凸７直鹞参考模型隔距离，其投影分别为纾弧搿辳％，办。，一！式中：“北硎揪砘籹为×⑸湫藕也大不相同。为此，本文针对无人机采用非全向多天线和实际运用时的环境特点，建立并简化其宽带传播模型，并着重分析非全向天线对信道相关特性的影响。模型参数描述如图荆ㄒ鍅瑈平面包含地面控制站高度为的切面，以地面控制站天线咒、仇连线中点为圆心；设无人机天线在平面的投影分别为户≡窕、的中点为参考坐标系的原点，和作为幔吞煜