基于悬停无人机的自由空间光通信：信道建模、性能分析与参数优化
信息论
2021-04-13 v1 math.IT
摘要
中继辅助的自由空间光（FSO）通信系统被用作缓解湍流引起的大气闪烁限制效应的手段。然而，传统地面中继是静止的，其最优放置并非总是可行。由于机动性与灵活性，无人机（UAV）为FSO中继系统提供了新机遇。本文研究了一种基于悬停无人机的串行FSO解码转发中继系统。在该系统的信道建模中，考虑了四类损伤（即大气损耗、大气湍流、指向误差以及由到达角波动引起的链路中断）。基于所提信道模型，获得了总信道增益概率密度函数的易处理表达式。推导了链路中断概率与端到端中断概率的闭式表达式。还给出了各链路及整体系统的渐近中断性能界，以揭示不同损伤的影响。为提升系统性能，我们优化了波束宽度、视场角及无人机位置。数值结果表明，所推导的理论表达式能准确评估系统中断性能。此外，所提优化方案高效且能显著改善性能。
引用
@article{arxiv.2104.05368,
title = {Hovering UAV-Based FSO Communications: Channel Modelling, Performance Analysis, and Parameter Optimization},
author = {Jin-Yuan Wang and Yang Ma and Rong-Rong Lu and Jun-Bo Wang and Min Lin and Julian Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.05368},
year = {2021}
}
备注
14 pages, submitted to IEEE JSAC