[发明专利]空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法

说明书

本发明公开了一种空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，步骤如下：用户输入空地毫米波通信链路的参数，包括地面场景类型，空中和地面节点位置的坐标参数，以及通信频率参数；计算不同场景空地毫米波通信链路出现视距、反射和绕射情况的概率；结合地面和空中节点坐标，通信频率等参数，计算视距情况下的空地毫米波通信路径损耗；计算反射和绕射情况下的空地毫米波通信路径损耗；最终获得不同场景下的毫米波传播路径损耗值。本发明提出的毫米波空地传播路径损耗计算方法，无需用户提供详细的传播场景数据地图，计算方法简单，计算结果的统计偏差较小；考虑了空中节点的高度参数，比传统方法更适用于空地传播场景。

技术领域：

本发明涉及一种空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，特别针对不同地面场景、高度、频段和距离的空地链路传播路径损耗的计算，属于无线信息传输领域。

背景技术：

随着毫米波应用越来越广泛，对毫米波通信系统的可靠性和有效性要求趋于严格。为实现频谱资源的高效利用，需要根据毫米波信道特性采取一系列抗衰落和干扰的措施。因此，加强对毫米波信道的研究使得我们能够更加深刻地理解其传播损耗特性。随着通信、微电子、材料等领域技术的兴起和发展，无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)技术发展迅速，得到全球各个国家的关注。基于UAV平台的空地毫米波通信技术，得到了学术界和工业界的广泛重视。比如，UAV毫米波空中基站被认为是下一代移动通信系统的典型应用。

空地毫米波通信由于传播地理环境导致的反射和绕射等影响，地面接收机接收到的信号通常包含直射路径、地面反射分量及周围建筑物绕射分量。深入研究空地信道尤其是传播损耗特性反映了毫米波信号在特定通信场景中的大尺度衰落，是空地毫米波通信网络规划和系统设计的重要参考依据，对空中和地面节点的通信系统设计和优化具有重要意义。

发明内容：

本发明提供了一种基于场景分类的空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，该方法无需提供精确的传播场景数字地图，而是通过前期典型场景大数据分析结果获取场景、高度、频率和距离依赖的模型参数。

本发明所采用的技术方案有：一种空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，包括如下步骤：

第一步，用户输入空地毫米波通信链路的参数，包括地面场景类型参数、空中和地面节点位置的坐标参数、以及通信频率参数，利用如下方法进行传播路径平均损耗计算

L_SUM ＝P_LOS·L_LOS+P_REF·L_REF+P_DIFF·L_DIFF+P_NS·L_NS (18)

其中，P_LOS、P_REF、P_DIFF和P_NS分别为该场景下传播过程出现视距路径、无视距路径但存在反射路径、无视距和反射路径但存在绕射路径和接收不到信号情况的统计概率，L_LOS、L_REF、L_DIFF和L_NS分别为该场景下视距、反射、绕射和无传播路径情况下对应的信号损耗统计值；

第二步，针对分类场景下空地毫米波通信链路出现视距、反射、绕射和无传播路径概率的具体方法如下：

1)存在视距传播路径的概率计算方法如下，

其中，d_2D是地面节点和空中节点的二维距离，通过地面和空中节点的坐标参数计算得到，