[發明專利]一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法

有效

• 申請號: 201811214627.1
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109413664B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李立欣;張子赫;李旭;高昂;梁微
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 張瑞琪

1.一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法，其特征在于，對于處在同一頻段的多無人機的通信鏈路，建立干擾信道平均場博弈模型，基于群體狀態平均來描述與其他成員相互作用的動態方程，通過不斷迭代更新得到高度調節速度的最優控制；

按照以下步驟實施：

步驟一、構建系統模型：系統模型為無人機基站集，用表示，該N個無人機基站同時共享同一個信道進行下行數據傳輸；

步驟二、對干擾信道進行平均場近似：在控制周期開始前，設定所有無人機基站的發射功率，根據無人機基站所服務用戶接受端接收到的干擾信號功率，計算出干擾的平均信道；

步驟三、建立成本函數：以無人機豎直方向上的速度為動作空間，根據通信鏈路信噪比和無人機能耗構造出相應的成本函數，制定出一個使長期平均成本函數最小的優化問題，根據權重比，求得最優的聯合功率和速率控制，使得長期成本函數取得最小值。

2.根據權利要求1所述的一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法，其特征在于，所述步驟二中平均場近似的具體方法是：

在控制周期開始前，設定所有無人機基站的發射功率為干擾的平均信道即為：

其中，k代表無人機基站k；u代表無人機群所共同使用的某一個信道；代表無人機基站k所服務用戶接受端接收到的干擾信號功率，N代表密集無人機基站網絡中無人機基站個數；代表代表造成干擾的除k外的無人機基站的平均發射功率；h_j代表無人機基站j的高度；t代表時間；代表待求的用戶端與其他干擾無人機基站之間的平均地面投影距離；

其中式(1)中的函數f為：

其中，h代表無人機基站的高度；代表待求的用戶端與其他干擾無人機基站之間的平均地面投影距離；α代表信道路徑損耗系數；η代表非視距通信信道衰減系數；B和C代表常數。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法，其特征在于，所述步驟三中建立成本函數的具體過程如下，

以無人機基站k的用戶為例，其在接收端的信干噪比為：

其中，λ_k(t)代表無人機基站k的信干噪比；P_r,k,k代表接收的有效信號的功率；I_u,_k(t)代表干擾信號功率；N₀代表噪聲；

其中式(3)中的P_r,k,k為，

P_r,k,k＝P_LoSP_k|X_k,k|^-α+P_NLoSηP_k|X_k,k|^-α， (4)，

其中，P_LoS和P_NLoS代表通信信道是否為視距通信的概率；P_k代表無人機基站k的發射功率；α代表信道路徑損耗系數；η代表非視距通信信道衰減系數；X_k,k代表無人機基站k的用戶與無人機基站k之間的直線距離；

無人機基站k的總成本函數由用戶通信質量和能量損失加和所得，因此將式(1)和式(4)帶入式(3)得到無人機基站k的總成本函數：

其中，c_k(t,h)代表無人機基站k的總成本函數；ω₁和ω₂代表加權因子，使得兩個成本函數在一個維度；代表代表造成干擾的除k外的無人機基站的平均發射功率；m(t,h)代表平均場項；d代表微分算子；代表速度的二階項，用來衡量無人機因高度變化造成的額外能量消耗。