空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法
：本专利技术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。
技术介绍
：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(UnmannedAerialVehicle,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。
技术实现思路
：本专利技术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。本专利技术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LSUM＝PLOS·LLOS+PREF·LREF+PDIFF·LDIFF+PNS·LNS(17)其中，PLOS、PREF、PDIFF和PNS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，LLOS、LREF、LDIFF和LNS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，d2D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，其中，ha是空中节点相对地面节点的高度，参数A1_LOS，A2_LOS，B1_LOS，B2_LOS，B3_LOS通过查视距传播路径概率的参数取值表获得；2)不存在视距传播路径，但是存在反射传播路径的概率计算方法如下，其中，其中，参数A1_REF，A2_REF，A3_REF，B1_REF，B2_REF，B3_REF，C1_REF，C2_REF，C3_REF通过查反射路径概率的参数取值表得到；3)不存在视距和反射传播路径，但是存在绕射传播路径的概率计算方法如下，其中，其中，参数A1_DIFF，A2_DIFF，A3_DIFF，B1_DIFF，B2_DIFF，B3_DIFF，C1_DIFF，C2_DIFF，C3_DIFF通过查绕射传播路径概率的参数取值表得到；4)无传播路径的概率计算方法如下，PNS＝1-PLOS-PREF-PDIFF(29)其中，PLOS、PREF和PDIFF可通过前三步得到；第三步，针对视距情况下的空地毫米波通信路径损耗的计算方法如下，其中，fc为通信频率，d3D是地面节点和空中节点的三维距离，为零均值高斯随机变量，标准差单位为dB；第四步，针对反射和绕射情况下的空地毫米波通信路径损耗计算方法如下，其中，n为传播损耗指数，为零均值高斯随机变量，单位为dB。进一步地，第三步中：产生方法如下，首先生成一个均值为0，方差为1的标准正态分布χ，令其中，σLOS的值可通过查视距情况σLOS参数的取值表得到。进一步地，第四步中：1)传播损耗指数具体计算方法如下n＝J·haK(32)其中，J和K是与环境有关的参数，本专利技术不同场景的J和K取值如传播损耗模型参数的取值表所示；2)的产生方法如下，首先生成一个均值为0，方差为1的标准正态分布χ，令其中，σREF/DIFF的取值可通过查反射和绕射情况σREF/DIFF参数的取值表得到。本专利技术具有如下有益效果：(1).本专利技术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；(2).本专利技术提出的毫米波空地传播路径损耗计算方法，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。附图说明：图1为本专利技术空地毫米波通信传播场景示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术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，本专利技术利用如下方法进行传播路径平均损耗计算LSUM＝PLOS·LLOS+PREF·LREF+PDIFF·LDIFF+PNS·LNS(33)其中，PLOS、PREF、PDIFF和PNS分别为该场景下传播过程出现视距路径(简称视距情况)、无视距路径但存在反射路径(简称反射情况)、无视距和反射路径但存在绕射路径(简称绕射情况)和接收不到信号情况(简称无传播路径情况)的统计概率，LLOS、LREF、LDIFF和LNS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，其中无传播路径情况下损耗值默认设置为有效信号功率分贝值减去接收机灵敏度；第二步，本专利技术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，d2D是地面节点和空中节点的二维距离，可以通过地面和空中节点的坐标参数计算得到，其中，ha是空中节点相对地面节点的高度，参数A1_LOS，A2_LOS，B1_LOS，B2_LOS，B3_LOS可通过查表1获得；表1视距传播路径概率的参数取值2)不存在视距传播路径，但是存在反射传播路径的概率计算方法如下，其中，其中，参数A1_REF，A2_REF，A3_REF，B1_REF，B2_REF，B3_REF，C1_REF，C2_REF，C3_REF可通过查表2得到；表2反射路径概率的参数取值场景...

【技术保护点】
1.一种空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，其特征在于：包括如下步骤：/n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/nL

【技术特征摘要】
1.一种空地毫米波通信链路传播路径损耗计算方法，其特征在于：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
LSUM＝PLOS·LLOS+PREF·LREF+PDIFF·LDIFF+PNS·LNS(1)
其中，PLOS、PREF、PDIFF和PNS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，LLOS、LREF、LDIFF和LNS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，d2D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，






其中，ha是空中节点相对地面节点的高度，参数A1_LOS，A2_LOS，B1_LOS，B2_LOS，B3_LOS通过查视距传播路径概率的参数取值表获得；
2)不存在视距传播路径，但是存在反射传播路径的概率计算方法如下，



其中，









其中，参数A1_REF，A2_REF，A3_REF，B1_REF，B2_REF，B3_REF，C1_REF，C2_REF，C3_REF通过查反射路径概率的参数取值表得到；
3)不存在视距和反射传播路径，但是存在绕射传播路径的概率计算方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秋明，姚梦恬，柏菲，陈小敏，仲伟志，华博宇，谢文平，李奇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32