[发明专利]面向无人机通信的几何随机信道模型的实时仿真方法

权利要求书

1.一种面向无人机通信的几何随机信道模型的实时仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：建立几何随机信道模型，将第p根接收天线和第q根发射天线之间的子信道h_qp(t,τ)建模为

其中，表示视距路径的功率、信道衰落、时延；和表示第n条非视距路径的功率、信道衰落、时延；N表示非视距路径可能的最大数目；B_n(t)代表两种逻辑状态的布尔变量，B_n(t)＝0表示路径不存在，B_n(t)＝1表示路径存在；

第二步：计算视距路径信道衰落和非视距路径信道衰落的方法如下：

1)计算无人机位置旋转矩阵R^T(t)和移动台位置旋转矩阵R^R(t)，方法如下：

其中，分别表示无人机移动速度的方位角和俯仰角；分别表示移动台移动速度的方位角和俯仰角；

2)计算视距路径中无人机归一化方向矢量和移动台归一化方向矢量方法如下：

其中，分别表示视距路径中无人机端信号离开角的方位角和俯仰角；分别表示视距路径中移动台端信号到达角的方位角和俯仰角；

3)计算第n条非视距路径第m支路中，无人机归一化方向矢量和移动台归一化方向矢量方法如下：

其中，分别表示第n条非视距路径第m支路离开角的方位角和俯仰角；分别表示第n条非视距路径第m支路到达角的方位角和俯仰角；

4)计算视距路径的信道衰落方法如下：

其中，k＝2πf₀/c₀表示波数；f₀表示载波频率；c₀表示光速；φ_LoS表示视距分量的随机相位；r_q(t₀)、r_p(t₀)分别表示无人机天线和移动台天线的初始位置矢量；v_T和v_R表示无人机和移动台的速度矢量；

5)计算非视距路径的信道衰落方法如下：

其中，*表示卷积符号；W₁(t)表示滤波器函数，用于信道衰落的平滑；M表示第n条非视距路径的支路数；表示散射体的速度矢量；φ_n,m表示第n条非视距路径第m支路的随机相位。

2.如权利要求1所述的面向无人机通信的几何随机信道模型的实时仿真方法，其特征在于：计算B_n(t)的方法如下：

1)根据无人机通信场景设置非视距路径数目的最大值N；

2)产生随机均匀分布变量X_n(t)～U(0,1)，其中n＝1,2,...,N；

3)若X_n(t)＞P_r(Δt)，则B_n(t)＝1，否则，B_n(t)＝0，P_r(Δt)利用下式计算

其中，Δt表示信道更新间隔；P_F表示散射体移动的平均概率；λ_R表示路径消亡系数；

4)返回步骤2)，计算下一时刻B_n(t+Δt)，直至仿真结束。

3.如权利要求2所述的面向无人机通信的几何随机信道模型的实时仿真方法，其特征在于：计算视距路径时延和第n条非视距路径的时延的方法如下：

1)在t＝t₀时刻，无人机、移动台和散射体簇的位置矢量分别为L^T(t₀)、L^R(t₀)和

2)在t＝t+Δt时刻，计算无人机、移动台和散射体簇的位置矢量，方法如下：

3)在t＝t+Δt时刻，计算视距路径时延和非视距路径时延方法如下：

其中，W₂(t)表示滤波器函数，用于各路径时延的平滑；

4)返回步骤2)，计算下一时刻视距路径时延和非视距路径时延，直至仿真结束。