近日，我校九州(中国)青年教师曾林舟以第一作者兼第一通讯作者的身份在物联网领域国际重要学术期刊《IEEE Internet of Things Journal》发表了题为“UAV-to-UAV MIMO Systems Under Multimodal Non-Isotropic Scattering: Geometrical Channel Modeling and Outage Performance Analysis”的学术论文。我校为该论文第一完成单位。这是曾林舟老师继去年10月份以来再次在同一刊物发表最新科研成果。

无人机空对空通信在提升未来通信网络的覆盖面和可靠性上具备潜在的应用价值，近年来受到学界的广泛关注。为了研究无人机空对空通信的信道特性及容量，论文作者在之前的工作中提出了三维任意俯仰双圆柱几何随机信道模型，并基于该模型推导了空时相关函数的一个近似闭式表达式（DOI：10.1109/JIOT.2023.3325945）。尽管圆柱面适用于建筑、路灯等具有竖直表面的散射物的建模，这些人工建造的物体主要分布于城区和近郊区域，在山区、田野等地区中较为少见。然而，无人机空对空通信常被应用于非城区场景下（如救援和监测任务），这表明双圆柱模型在无人机空对空信道建模中有一定局限性。为了更加真实、有效地建模各类场景下的无人机空对空信道，论文建立了一个任意俯仰双圆球几何随机模型，如图1所示。

图1三维任意俯仰双圆球几何信道模型示意图

基于此模型，论文推导了空时相关函数的一个准确闭式表达式。同时，论文从传统的单峰散射体分布推广到了多峰散射体分布，进一步提高了模型对不同散射环境的适用性。为了验证推导的正确性，论文建立了确定性仿真模型和随机性仿真模型，并将仿真结果和相关函数的理论值进行了比较。如图2所示，无论是在单峰还是多峰分布下，理论值与仿真结果取得了较好的吻合。在验证之后，论文基于相关函数的表达式计算了多峰分布下系统的中断性能，揭示了系统性能随关键模型参数的变化规律。

图2(a)单峰分布、(b)多峰分布下，空-时相关函数的理论结果与仿真结果的比较

据悉，《IEEE Internet of Things Journal》是物联网领域重要国际期刊，中科院一区Top期刊，2024年影响因子为10.6。该期刊涵盖了物联网的各个子领域，包括物联网系统结构，通信和网络协议，安全和隐私，物联网服务和应用等。