[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

本發明公開了一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法，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；本發明以平均場近似的方法得到所有系留無人機基站對某用戶造成的和干擾信號強度，通過從系統方程中獲得最優控制即速度矢量，推導出每個無人機的最優高度調節方案，通過數值結果顯示了控制周期內所有系留無人機基站在不同狀態下的行為特征。

【技術領域】

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于干擾的超密集系留無人機基站高度調節方法。

【背景技術】

近年來，隨著無線移動通信系統的演進發展，無人機通信在國內外引起了廣泛的研究關注。無人機自身獨有的特點能夠有效地解決傳統通信中地面小區基站無法快速部署、造價昂貴、對特殊場景適應能力較差等諸多難題。因此，無人機可以通過搭載基站模塊單元作為空中基站部署，進一步實現地面熱點小區的通信覆蓋功能。相比傳統的固定式基站網絡覆蓋，無人機通信網絡具有機動靈活等不可替代的優勢，因而在軍事和民用等各種領域有著巨大的應用潛力。可用于空中通信基站載體的無人機種類繁多，而在實際應用中，系留無人機這一種具有專用電源系統、特定定制電纜供電及傳輸，可在一定載荷下長時間懸停的空中平臺往往受到更多的青睞。系留無人機式具有攜帶方便、開設迅速、操作簡單的特點，可實現大范圍通信覆蓋。根據絞車的固定位置不同可分為地面固定式、車載移動式和便攜移動式三種工作方式以適應各種工作環境的需求。

然而，在利用系留無人機進行輔助通信方面還有很多問題，在密集無人機基站網絡中，用戶往往受到其他基站的共信道干擾，如何在無人機基站端實現有效的干擾控制是一個具有挑戰性的問題。在無人機空對地通信中，影響通信質量的一大關鍵即是信道條件，根據系留無人機的供電與控制上的優勢，其能夠進行較為實時的高度控制來對信道條件進行調節，使得其滿足所服務用戶的通信質量。而當用戶處于超密集無人機基站網絡中時，其不可避免會受到來自其他無人機基站的干擾信號，干擾信號強度影響著用戶的通信質量，服務該用戶的基站應當根據當前用戶干擾環境，進行相應控制來滿足用戶通信質量。

如在文獻1“Drone small cells in the clouds:Design,deployment andperformance analysis[IEEE Global Communications Conference(GLOBECOM)SanDiego,CA,Dec.2015].”中考慮到低空平臺，其研究了無人機小蜂窩的下行覆蓋性能。此外，每個無人機小蜂窩都可以計算出其最佳高度。

文獻2“Placement optimization of UAV-mounted mobile base stations[IEEECommun.Lett.,vol.21,no.3,pp.604-607,Mar.2017]”考慮了無人機基站的最優3D位置規劃問題來最大化網絡效能。然而其需要依靠收集地面控制站所提供的全局環境信息。

文獻3“3-D Placement of an unmanned aerial vehicle base station(UAV-BS)for energy-efficient maximal coverage[IEEE Wireless Comm.Lett.,,vol.6,no.4,pp.434-437,Aug.2017.]”提出了一種使得無人機基站通信覆蓋最大化的位置定位算法。同樣地，這種方法也依賴于全局信息。

專利公開號為CN 108092729 A中，發明人設計了一種無人機通信抗干擾系統，提出了無人機通信中的抗干擾模型以及一種斯坦伯格博弈梯度算法。發明人依靠該算法，使得無人機與用戶通信時，智能干擾機根據無人機用戶的傳輸功率，將其自身傳輸功率調整至最優，用戶再根據干擾機的功率調整進行自身的功率控制；兩者循環交替直至無人機用戶和智能干擾機均收斂至最優傳輸功率。其采用的是傳統蜂窩通信系統的功率控制的方式來進行干擾的控制，沒有體現出無人機基站可移動的優勢。

【發明內容】