[发明专利]一种高功效上行异步NOMA无人机通信网络中断性能分析方法

说明书

本发明公开了一种高功效上行异步NOMA无人机通信网络中断性能分析方法，包括建立高功效上行异步NOMA无人机通信网络模型；在地面站对接收信号进行匹配滤波，获得期望信号和干扰信号；分析信干扰比得到每架无人机可实现速率；建立传统线性波形上行异步NOMA无人机通信网络，在地面站对接收信号进行匹配滤波，分析得到对应的无人机可实现速率；推导出随机几何中莱斯衰落信道下每架无人机中断概率的解析表达式及其在高信噪比下的渐近值，获得中断概率与不同系统参数之间的关系。数值结果验证了中断概率的仿真值与分析值一致收敛于渐近值。不同响应长度、频率脉冲、传输环境以及线性系统与非线性系统下的中断性能也通过数值结果给出。

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种高功效上行异步NOMA无人机通信网络中断性能分析方法。

背景技术

考虑到无人机的成本效益、灵活部署能力以及视距传输特性，无人机辅助的无线通信即无人机通信成为了国内外学者研究的热点，它不仅能够增加通信的覆盖范围，还能够增强系统连接性，被广泛应用于应急通信、航拍以及交通监控等场景。无人机正朝着小型化和智能化方向发展，这不仅扩展了无人机通信的应用范围，也为未来无缝衔接的无线通信网络提供了可能，但有限的频谱效率和电池容量限制了无人机通信的发展。

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)是一种未来无线接入的关键技术，它能够通过同时接入具有不同功率水平的用户来大幅度地提升频谱效率，广泛使用的串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术也能以合理地计算复杂度抑制来自其它用户的干扰。近年来，在不同用户之间故意引入时间偏移的异步NOMA(Asynchronous NOMA,ANOMA)已被证明能够进一步提升系统吞吐量。

为了提升无人机通信网络的频谱效率，NOMA辅助的无人机通信网络受到了国内外的广泛研究，也被视为未来无线通信网络的重要组成部分。然而，目前所有关于NOMA辅助无人机通信网络的研究均假定为传统的同步NOMA，这没有最大程度地提升NOMA辅助无人机通信网络的频谱效率。考虑到有限的电池容量，NOMA辅助无人机通信网络仍然存在一些亟待解决的挑战。连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号是一种极具吸引力的非线性波形，其恒包络特性允许其采用廉价和高功效的C类放大器。在所有的CPM信号中，调制指数为0.5的最小频移键控类(Minimum Shift Keying Type,MSK-type)信号的应用最为广泛，已被应用于航空航天遥测和卫星通信等对功效有较高要求的无线通信场景。

针对NOMA辅助无人机通信网络中存在的以上问题，移动用户设备对功效和成本具有更大的需求，中断概率与用户服务质量相关，可以用来反应一个通信系统的可靠性，基于莱斯衰落信道、SIC、统计的信道增益以及高功效的非线性信号，本发明开发出一种高功效上行ANOMA无人机通信网络的中断概率分析方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高功效上行异步NOMA无人机通信网络中断性能分析方法，基于非线性波形MSK-type信号和异步NOMA，建立包含一个地面站和多架无人机，同时具有任意响应长度、频率脉冲的高功效上行异步NOMA无人机通信网络，分析其在SIC检测方式下的信干扰比，推导出随机几何中莱斯衰落信道下每架无人机的中断概率及其高信噪比下的渐近值，获得中断概率与不同系统参数之间的关系。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种高功效上行异步NOMA无人机通信网络中断性能分析方法，包括：

步骤1：建立包含一个地面站和多架无人机，同时具有任意响应长度、频率脉冲的高功效上行异步NOMA无人机通信网络模型；

步骤2：基于步骤1建立的模型，在地面站以每架无人机发送信号到达时间为基准对接收信号进行匹配滤波，获得地面站输出样本中无人机发送信号的期望信号和干扰信号；