郉台网站建设,广州在线网站制作公司,编程培训就业班,canonical wordpress文章目录 摘要实验仿真场景一#xff1a; 距离变化对同海拔高度HAP的影响场景二#xff1a;距离变化对不同海拔高度HAP通信的影响。场景三#xff1a;平台高度和频率对HAP通信的影响四 信道容量 摘要
在这项研究中#xff0c;我们重点分析了HAP之间的信道模型#xff0c;… 文章目录 摘要实验仿真场景一 距离变化对同海拔高度HAP的影响场景二距离变化对不同海拔高度HAP通信的影响。场景三平台高度和频率对HAP通信的影响四 信道容量 摘要
在这项研究中我们重点分析了HAP之间的信道模型以计算HAP到HAP通信链路的信道容量该模型考虑了天线辐射方向图、大气气体、降雨和云和雾的影响以及发射和接收天线的极化失配。通过仿真结果我们展示了高空空对空信道在不同天线类型、平台高度、载波频率等情况下的路径增益特性和信道容量。
实验仿真
场景一 距离变化对同海拔高度HAP的影响
场景将接收器和发射器HAP部署在20公里的固定高度上接收器与发射器之间的水平距离从1公里增加到20公里去证明增加的水平距离对通信信道中的路径增益的影响。 由于HAP之间的距离很长信道增益很低因此HAP连接能力会降低路径损耗的增加会随距离的增加而影响信号。与各向同性天线(0dBi)相比使用单极天线(Monoplle Antenna ,1.18dbi)信道增益高约2dB使用贴片天线(Horn Antenna,10.1dBi)高约20dB使用喇叭天线(Patch Antenna5.5dBi)则高约31dB。
场景二距离变化对不同海拔高度HAP通信的影响。
场景发射器HAP在海拔22公里的高度接收器HAP部署在20公里的高度HAP之间的距离从100m增加到20公里。目的 当天线不直接面对面HAP之间存在高度差时天线辐射方向图对路径增益随距离增加的影响。
随着距离增加天线发出的两个信号的出发角和到达角在仰角段接近赤道平面。 喇叭天线比贴片天线和单极天线更有方向性增益更高因此使用相互直视的喇叭天线将具有更高的路径增益。 为了实现更高的信道增益和更长距离的接入,在HAP通信中使用直接面对面和高增益天线更适合HAP实在特定轨道或固定位置传输数据的中继站。
场景三平台高度和频率对HAP通信的影响 在不同高度的大气损耗对平台之间距离相等信道中的路径增益的影响以及使用高增益喇叭天线时的影响。 水平距离相同垂直距离不同。信道中信号的路径增益随着频率的增加而降低除了在60、120GHz左右的频率外HAP高度对信道增益没有影响 不同海拔高度大气气体吸收引起干燥空气的信号衰减 不同载波频率使用不同天线对路径增益的影响。发射端和接收端的高度均为10km 信号的路径增益在高频下降低并且由于大气效应对信道的额外衰减几乎不可能在长距离的HAP之间建立链路。
四 信道容量
在不同带宽的最大信道容量 接收端和发送端之间的水平距离为10km平台高度为20km的情况下输出功率为10W时不同带宽的信道可以达到最大容量。 大于20GHz信道容量减少是因为信道中信号的路径增益将减少因此接收信号功率将减少而信号带宽的增加对信道容量的影响减少。 在160GHz和更高的载波频率下信道容量保持低于目标容量虽然在这种情况下增加带宽以增加信道容量不是很好的解决办法但是通过将信号功率增加到10w以上是可能的。在不同高度达到目标容量所需的最小发射功率。 平台之间距离为10km带宽假设为载波频率为40%的情况下 气球和飞船等高空平台的功率管理超过10W的信号传输功率将减少平台的飞行时间。
参考文章 A. Yılmaz, N. Yılmaz, G. Kalem and M. A. Durmaz, “Path Gain and Channel Capacity for HAP-to-HAP Communications,” 2023 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), Warsaw, Poland, 2023, pp. 305-312, doi: 10.1109/ICUAS57906.2023.10155817.
