面向6G的固定翼无人机FSO链路的广义指向误差模型：分析与轨迹优化

空间光通信(FSO)是支持新兴6G非地面网络无线后链路的有前景的解决方案。在链路层面，FSO链路中的指向误差会显著影响容量，因此对这些误差进行准确建模对于评估和提升通信性能至关重要。本文提出了一种新颖的FSO指向误差模型，用于无人机(UAV)，该模型包含三维(3D)抖动，包括滚转、俯仰和偏航角抖动。我们基于无人机相对于地面站的相对位置和姿态，推导了指向误差角的概率密度函数。该模型被集成到一个旨在满足速度、加速度和仰角约束的轨迹优化问题中，以最大化能源效率。我们提出的优化方法通过调整无人机飞行轨迹以最小化暴露于抖动影响较大的方向，从而显著提高了能源效率。仿真结果强调了在FSO通信网络中实现准确性能测量和有效系统优化中，使用UAV特定的3D抖动模型的重要性。利用我们提出的广义模型，优化后的轨迹相对于采用常规高斯指向误差模型所得轨迹实现了最高可达11.8%的能源效率提升。