[发明专利]一种基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法

说明书

本发明公开了一种基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法，针对基于空间调制的无人机中继系统，建立了该系统在无直达链路条件下经历莱斯信道的系统模型；根据联合界的定义，将系统的误比特率分成三种不同的错误情况，并根据信道信息的概率密度函数以及累积分布函数，给出了系统误比特率联合界的计算方法，且进一步给出了系统在高信噪比下的近似误比特率联合界的计算方法；根据系统在高信噪比下的近似误比特率联合界，给出系统的分集度；经仿真验证，本发明所提出的性能分析方法可以有效的评估该系统的误比特率性能。

技术领域：

本发明涉及移动通信系统的性能分析方法，尤其涉及一种基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法，其属于移动通信领域。

背景技术：

随着通信需求的不断增长，第五代(Fifth Generation，5G)和超五代(BeyondFifth Generation，B5G)移动通信系统力求在拥挤的区域里提供更高的数据传输速率和服务质量，同时提高覆盖率并减少现有网络的盲点。为了满足上述要求，无人机技术的研究成为热点，它移动的可控性和部署的灵活性使它成为物联网的重要组成部分。除了无人机技术之外，多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技术同样也可以满足无线通信高数据速率传输的要求，其中空间调制技术在发送端配置多天线，但是每个时隙只激活一根天线，因此克服了信道间干扰，并且通过天线序号的选择可以“隐形”地传输信息，提升传输速率并增大信道容量。将无人机中继和空间调制技术相结合，就可以使系统兼备无人机技术和空间调制技术的优点，使系统能灵活有效地进行高容量的远距离传输。

性能分析一直是通信系统研究的重要方面，通过对性能指标的分析可以定量地描述系统的性能，还能通过数学关系范围分析影响系统性能的关键因素，为系统的实际应用提供了理论的支持。

综上，现有的研究中还没有将无人机和空间调制技术结合的先例，且未提出在莱斯信道下基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法。由于这类系统的有效信噪比是与系统参数有关的变量，其概率密度函数难以求解，所以现有的研究均没有给出分析方法，而本发明解决了这个问题，并通过仿真验证了分析方法的正确性和有效性。

发明内容：

为了更准确地分析基于空间调制的无人机中继系统的性能，本发明考虑了联合界作为系统误比特率性能分析的理论基准，并提供了一种基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法。

本发明所采用的技术方案有：一种基于空间调制的无人机中继系统的性能分析方法，步骤如下：

步骤一：建立基于空间调制的无人机中继系统模型，由源端、目的端和一个单天线的无人机中继组成，源端和目的端的天线数分别为N_s和N_d，源端通过无人机中继的放大转发向目的端发送信号，源端和目的端之间无直达链路，系统采用M阶正交幅度调制，对源端进行空间调制，信号在无直达链路的莱斯信道下传输；

步骤二：根据联合界的定义，将错误情况分成三部分：天线序号判对且星座序号判错的误比特率联合界表示为ABEP_signal，天线序号判错且星座序号判对的误比特率联合界表示为ABEP_spatial，天线序号星座序号全部判错的误比特率联合界表示为ABEP_joint，三种错误情况的误比特率联合界的计算方法ABEP＝ABEP_signal+ABEP_spatial+ABEP_joint；

步骤三：根据步骤二计算得到的三种错误情况的误比特率联合界的计算方法，进一步给出三种错误情况的在高信噪比条件下的近似误比特率联合界，并根据近似误比特率联合界给出系统的分集增益G_d。