基于移动模型优化的无人机中继信道中断概率的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenyong198966
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“无人机(UAV)”是无人驾驶的飞机的简称,是一种利用无线遥控设备或机载自动控制系统来完成自主飞行控制的不载人飞机,由于它是无人驾驶,因此,UAV可以在一些极端环境下执行高风险任务,这样既保证了任务的完成又避免了人员的伤亡。与此同时,UAV作为中继通信,相对于地面通信站,它可以自由移动且飞行高度大,故部署更灵活,通信半径大;相对于卫星,它成本更低也更方便部署,且通信延时短,受干扰少。鉴于UAV中继通信的优点,以及UAV在军事和民用上的广泛应用,因此,UAV中继移动模型的研究就显得尤其重要,它对于网络性能的优化起着至关重要的作用。然而UAV中继移动模型众多,选择一个合适的移动模型非常困难,本文在原有UAV中继移动模型的基础上对其进行优化,并对优化后的移动模型的中断概率进行了研究。首先本文研究了三种无人机中继移动模型,即固定数据速率下的UAV单链路中继移动模型、固定数据速率下的UAV传输带中继移动模型以及可变数据速率下的UAV单链路中继移动模型。其中,前两种移动模型为现有的,第三种移动模型为本文所提出的优化模型。针对这三种移动模型,分别推导了其端到端时延和吞吐量的表达式,并对其进行仿真分析得出:三种移动模型中,在相同的参数条件下,可变数据速率下的UAV单链路中继移动模型的端到端时延最短,吞吐量最大,即可变数据速率下的UAV单链路中继移动模型最优。在此基础上,本文又研究了可变数据速率下的UAV单链路中继移动模型的中断概率。与传统求解中断概率方法不同的是,本文考虑了UAV与地面站的高度差,UAV飞行参数(UAV方位角,UAV俯仰角,UAV飞行距离,UAV发射天线间距等)以及外界环境的干扰等现实因素,将UAV单链路中继移动模型的信道视为莱斯信道。针对该莱斯信道,本文分别推导并仿真了莱斯信道的平均信道容量与中断概率,以及完整链路(包括地-空链路和空-空链路)下的中断概率。通过仿真发现:平均信道容量和中断概率都与UAV飞行参数有很大关系,并且随着数据速率R的增大,系统中断概率越大,最终趋于1。
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