[发明专利]一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法

说明书

本发明提供一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，包括：步骤1，建立直视路径和多条反射路径的Two‑Ray信道几何模型；步骤2，根据几何模型推算莱斯因子；步骤3，根据几何模型确定反射路径的时延；步骤4，根据载波频率和运动速度确定直视路径的多普勒频偏；步骤5，根据几何模型和Jacks分布确定反射路径的多普勒功率谱；步骤6，基于广义平稳不相关散射模型建立信道模型。通过本发明能够建立一个准确度高的相控阵空地信道模型，通过将相控阵发射天线的出发角和接收天线的到达角考虑到空地信道模型中，能够提升衰落信道下莱斯因子推算的准确度，以及多普勒扩展功率谱的准确度。

技术领域

本发明涉及毫米波相控阵的空地信道建模技术领域，具体而言，涉及一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法。

背景技术

近年来，无人机在军用领域和民用市场上的表现可圈可点，满足了多样化应用场景的需求。在各种无人机相关的应用中，无人机都需要具备与地面站或地面终端的信息交互功能。随着毫米波相控阵技术的成熟，无人机搭配毫米波相控阵天线的对地定向通信，能够较大的提高通信速率，成为无人机发展的趋势。怎样准确地提取相控阵天线场景下的无线传播信道特征，从而搭建可靠且便于使用的无人机A2G(Air to Ground)通信信道模型显得尤为关键。

A2G信道已有的研究主要集中在衰落信道模型研究，包括多普勒功率谱密度(Doppler Power Spectrum)和多径功率谱密度(Delay Power Spectrum)的建模；不同频段空地信道模型的推导；以及飞行器在不同飞行场景(起飞、平飞和降落)时的信道特征研究。但对于相控阵天线场景下的A2G信道研究还比较缺乏。

发明内容

本发明旨在提供一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，该方法通过考虑相控阵方向图中的波束夹角和衰减关系，建立直视路径(LoS)和多条反射路径(Reflected)的Two-Ray模型，提升相控阵A2G信道的模型的准确度。

本发明提供的一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，包括如下步骤：

步骤1，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型；

步骤2，根据几何模型推算莱斯因子；

步骤3，根据几何模型确定反射路径的时延；

步骤4，根据载波频率和运动速度确定直视路径的多普勒频偏；

步骤5，利用直视路径的多普勒频偏，根据几何模型和Jacks分布确定反射路径的多普勒功率谱；

步骤6，利用莱斯因子、反射路径的时延、直视路径的多普勒频偏以及反射路径的多普勒功率谱，基于广义平稳不相关散射模型建立信道模型。

进一步的，步骤1中，根据飞行器高度H，地面站高度h和通信直视距离Dl，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型。

进一步的，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型的方法包括：

地面站仰角θ为：

θ＝sin^-1((H-h)/Dl)

反射路径Dr₁计算公式如下：

反射路径Dr₂计算公式如下：

飞行器发射反射路径的俯仰角γ为：

γ＝sin^-1(H/Dr₂)

飞行器发射反射路径的出发角β为：

β＝γ-θ