无人机通信一般可分为无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)与无人机之间的通信,以及无人机与地面节点[包括地面终端(Ground Terminal, GT)、地面基站(Ground Base Station, GBS)或接入点(Access Point, AP)]之间的通信。以无人机辅助蜂窝网络为例,主要涉及三种类型的链路,即GBS-UAV链路、UAV-GT链路和UAV-UAV链路。无人机与无人机之间的中距离通信通常发生在开阔的空域,与地面起伏无关,因此UAV-UAV链路通常用简单的自由空间路径损耗模型表示。本章主要用于GBS-UAV链路和UAV-GT链路的通信信道模型。在理论上,已有的针对地面通信系统信道模型的部分研究同样适用于无人机通信网络的信道模型。但由于在无人机通信网络中,发送端和接收端中至少有一个需要工作在远高于传统地面通信系统的空中,这就给无人机通信网络的通信信道带来新的特点,需要我们建立不同的数学模型,精确表示不同高度的无人机通信信号传播环境。
在地面通信系统中,常用瑞利衰落表示小尺度衰落。在无人机通信网络中,由于无人机通信链路具有视距传播特征,因此莱斯衰落模型或者Nakagami -m 衰落模型更适合无人机对地通信的信道建模。由于无人机的高海拔特性以及3D空间传播特点,无人机-地面通信的大尺度信道参数通常更加复杂。已有的研究提出了无人机对地通信的信道模型,主要包括自由空间信道模型、基于高度/角度参数的信道模型和概率LoS信道模型。本章首先重点介绍无人机通信网络的大尺度衰落模型和快衰落模型,然后对3GPP关于无人机通信信道建模与测量方法进行概述。