摘要：通過分析戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)無線移動(dòng)信道的傳播特點(diǎn)以及信道模型特性研究，得出航空下行傳輸信道主要受反射分量支配的結(jié)論，當(dāng)反射分量較大時(shí)，信道特性接近瑞利信道，反射分量較小時(shí)，信道特性接近高斯白噪聲信道。通過對實(shí)測航空信道參數(shù)進(jìn)行誤碼性能分析，驗(yàn)證了以上結(jié)論。分析結(jié)論對于建立準(zhǔn)確的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行信道模型，提高戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)作戰(zhàn)使用效能具有重要作用。
關(guān)鍵詞：無人機(jī)下行鏈路;三徑模型;萊斯因子;正交頻分復(fù)用
隨著航空技術(shù)的高速進(jìn)步和人工智能技術(shù)的發(fā)展，無人軍事裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭及非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)中應(yīng)用越來越廣泛，在作戰(zhàn)偵察及反恐等領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展。無人機(jī)(UnmannedAerialVehicle,UAV)憑借其靈活性高、使用方便、機(jī)載配置多樣化等特點(diǎn)得到了越來越多的應(yīng)用和重視。
無人機(jī)論文范例： 無人機(jī)影像處理技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用
隨著目前無人機(jī)搭載偵查設(shè)備日漸多樣化，載荷不斷提高，其下行通信鏈路需要傳輸?shù)男畔⒎N類不斷增多，對其數(shù)據(jù)傳輸速率提出了更高的要求。為了提高無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速率，必須對其通信鏈路進(jìn)行分析，通信鏈路信道特性是提高通信傳輸速度的基礎(chǔ)問題[1-3]。
無人機(jī)下行鏈路信道除了具有無線通信基本特點(diǎn)之外，兼具低仰角地空通信鏈路信道和移動(dòng)通信信道特點(diǎn)，比一般的無線信道更加復(fù)雜，研究戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行鏈路的信道特征，進(jìn)而建立準(zhǔn)確的信道模型，對于提高戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)作戰(zhàn)使用效能具有重要作用[4-5]。
1無人機(jī)無線移動(dòng)信道的傳播特性
無人機(jī)移動(dòng)信道本身屬于無線電波，在空中傳播過程中受到空間環(huán)境各種因素的影響，表現(xiàn)出多種衰落特征，比如收發(fā)兩端帶來的路徑損耗，信號(hào)傳輸中會(huì)受到反射及散射等影響，一般可以將對信道的影響區(qū)分為大規(guī)模衰落和小規(guī)模衰落[6]。
1.1無線信道大規(guī)模衰落模型
大規(guī)模衰落通常表現(xiàn)為通信目標(biāo)大范圍移動(dòng)造 成的路徑衰落和平均信號(hào)能量的衰減，這是無線通信領(lǐng)域中最普遍的損耗形式。
1.2無線信道小規(guī)模衰落模型
在工程實(shí)踐中基站位置安排、發(fā)射功率設(shè)置等工作中小規(guī)模衰落是需要考慮的關(guān)鍵問題，研究調(diào)制方法的應(yīng)用時(shí)主要關(guān)注點(diǎn)也在于小規(guī)模衰落。小規(guī)模衰落是信號(hào)在較小距離或較短時(shí)間內(nèi)幅值、相位劇烈的動(dòng)態(tài)變化，具體表現(xiàn)為兩種形式：信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展和信道的時(shí)變特性。信號(hào)時(shí)延擴(kuò)展是由信道多徑干擾引起的，信號(hào)傳播過程中受到反射、散射等多種原因，到達(dá)接收端的時(shí)間不同，因此，接收端就會(huì)收到不同時(shí)延信號(hào)的疊加，由于不同反射路徑的信號(hào)幅度、相位、入射角各有不同，使疊加而成的接收信號(hào)幅度、相位產(chǎn)生失真[8-11]。
1.3無線信道小規(guī)模衰落信道特性
根據(jù)多普勒頻移fd與信號(hào)帶寬fs的關(guān)系，可以將信道分為快衰落信道和慢衰落信道。當(dāng)fs>fd時(shí)，信道呈現(xiàn)慢衰落特性，信道特性在一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間里保持不變。當(dāng)fs
由上述分析可知，為使信號(hào)在無線移動(dòng)信道傳輸過程中不發(fā)生頻率選擇性失真和快衰落失真，必須綜合考慮信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展和信道的時(shí)變性。在時(shí)域表現(xiàn)為信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間Ts時(shí)需滿足Tm
2戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行通信鏈路信道模型特性分析
2.1戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)信道模型分析
由于戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)地面站設(shè)有高增益的定向天線，下行鏈路信道存在一個(gè)較強(qiáng)的直視信號(hào)。同時(shí)，信號(hào)傳輸過程中存在反射與散射現(xiàn)象，因此，戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行鏈路信道屬于低測控仰角的航空信道。早期的航空信道研究并沒有提出明確的數(shù)學(xué)模型，自Bello提出了多普勒頻譜表達(dá)式后[12]，相關(guān)的研究逐漸增多。
文獻(xiàn)[13]建立了航空下行通信鏈路的數(shù)學(xué)模型，其系統(tǒng)帶寬為5MHz，并且指出信道的萊斯因子介于2~20dB之間。HassE在總結(jié)前人工作基礎(chǔ)上，針對航空信道建立了時(shí)域抽頭延遲線模型，該航空信道模型由一個(gè)較強(qiáng)的直視分量和若干散射分量構(gòu)成[11-15]。無人機(jī)在起飛/降落時(shí)測控仰角較大，信號(hào)強(qiáng)度較大，多徑干擾最小，信道近似為高斯白噪聲，通信質(zhì)量好。
2.2戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行信道模型
無人機(jī)飛行過程分為3個(gè)主要狀態(tài)，即起飛/降落狀態(tài)、途中飛行狀態(tài)和任務(wù)區(qū)域盤旋狀態(tài)，不同飛行狀態(tài)下信道參數(shù)的典型值如表2所示[10]，文獻(xiàn)[15]提出了一種最大時(shí)延擴(kuò)展的估計(jì)方法，當(dāng)飛行距離遠(yuǎn)大于飛行高度時(shí)，地空鏈路最大時(shí)延擴(kuò)展近似為飛行高度與光速比值h/c。由于沒有文獻(xiàn)實(shí)測戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)飛行過程中的信道時(shí)延擴(kuò)展值，該文以h/c為信道時(shí)延擴(kuò)展值進(jìn)行研究，戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)飛行高度一般在100~4500m間變化，可知多徑時(shí)延變化范圍約為0.33~15μs。
2.3戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)信道模型分析
為研究反射分量對于信道特性的影響，以64點(diǎn)FFT(N=64)的OFDM系統(tǒng)為例，研究該系統(tǒng)通過航空下行信道后BER性能分析航空信道特性[16-18]。
3結(jié)束語
該文分析了戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)無線移動(dòng)信道的傳播特點(diǎn)，對下行鏈路信道的幾種典型衰落模型及其各自特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在信道研究基礎(chǔ)上，以常見的OFDM通信系統(tǒng)為例，對實(shí)測航空信道參數(shù)進(jìn)行誤碼性能分析，得出航空下行傳輸信道主要受反射分量支配的結(jié)論，當(dāng)反射分量較大時(shí)，信道特性接近瑞利信道，反射分量較小時(shí)，信道特性接近高斯白噪聲信道。通過上述分析為戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)信道建模提供了參考借鑒,對于建立準(zhǔn)確的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)下行信道模型，提高戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)作戰(zhàn)效能具有重要作用[19-20]。
參考文獻(xiàn)：
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作者：鄧海峰，申江江，何勰，劉旭寧，吳一
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