基于无人机通信的 FSO 前传信道统计建模
信号处理
2020-03-17 v2 信息论
math.IT
摘要
在本文中，我们研究了悬停无人机（UAV）与中央单元之间自由空间光（FSO）通信信道的统计特性。两个独特特征使基于 UAV 的 FSO 系统显著不同于具有静态收发器的传统 FSO 系统。首先，对于基于 UAV 的 FSO 系统，入射激光束并非总是正交于接收透镜平面。其次，由于动态风载、无人机周围大气固有的随机空气波动以及无人机内部振动，UAV 的位置和姿态随时间波动。相反，对于传统 FSO 系统，激光束始终垂直于接收透镜平面且收发器的相对运动有限。在本文中，我们通过量化相应的几何与失准损耗（GML），同时考虑激光束的非正交性以及 UAV 位置和姿态的随机波动，为基于 UAV 的 FSO 系统建立了一种新颖的信道模型。特别地，针对不同天气条件，我们提出了 UAV 位置和姿态的不同波动模型，并推导了相应的 GML 统计模型。我们进一步从中断概率和遍历速率方面分析了基于 UAV 的 FSO 链路性能，并简化了高信噪比（SNR） regime 下所得解析表达式。最后，仿真验证了所呈现分析的准确性，并为系统设计提供了重要见解。例如，我们表明在给定波动方差的情况下，应适当调整光束宽度以最小化中断概率。
引用
@article{arxiv.1905.12424,
title = {Statistical Modeling of the FSO Fronthaul Channel for UAV-based Communications},
author = {Marzieh Najafi and Hedieh Ajam and Vahid Jamali and Panagiotis D. Diamantoulakis and George K. Karagiannidis and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.12424},
year = {2020}
}
备注
This paper is accepted for publication in the IEEE Transactions on Communications