[發明專利]一種無人機非正交多址接入波束寬度的設計方法

有效

• 申請號: 201910311919.5
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110034856B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 呂鐵軍;韓艾彤
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B17/336;H04B7/185;H04W16/14;H04W16/28
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1.一種無人機非正交多址接入波束寬度的設計方法，用于以下場景：無人機位于區域正上方，多個用戶隨機分布在區域中，無人機對多用戶進行非正交多址接入傳輸，其特征在于：所述方法包括下列兩個操作步驟：

(1)多用戶非正交多址接入推導：在超可靠低時延傳輸的約束下，波束寬度與分組數量被聯合優化，以在特定延遲的條件下最小化傳輸的錯誤概率，具體如下，K個用戶在分為S組后，第s(s＝1,…,S)組中第個用戶的SINR為

其中，P_UAV為無人機總功率，分別為無人機波束在第s組中仰角和方位角方向上的波束寬度，G₀≈2.2846，G_g＝0，α_k為第k個用戶的功率分配因子，σ²為高斯白噪聲的功率，為距離為1m的信道增益，是第s組中第k個用戶到無人機的距離，ε為路徑損耗指數，K_s為第s組的用戶數；由于傳輸的低時延性和超可靠性，這里采用有限碼長進行傳輸；在有限碼長的條件下，第s組中第k個用戶的錯誤概率為

其中τ為傳輸延遲，B為帶寬，N_bit為傳輸總比特數；因此，基于上述公式，優化問題可以表示為

其中，SINR_th是SINR的閾值，2θ_min和2θ_max分別為波束寬度的最小值和最大值；

(2)用戶分組及波束寬度設計方法：為了解決上述提出的優化問題，把用戶分為不同的組，使得無人機波束只需要覆蓋每組中的用戶，通過減小無人機波束對無用戶區域的覆蓋以達到減小波束寬度的目的；用戶分組后，設計一個能覆蓋每組中用戶的基于用戶位置的波束寬度計算方法，以進一步最小化波束寬度并解決優化問題。

2.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(2)中，用戶分組及波束寬度設計方法包括下列的操作內容：

(21)首先，對于區域內的所有用戶，提出兩種用戶分組方法；第一種是傳統的K-means算法，即把區域內的用戶以距離為度量標準分為不同組，無人機分別對分組后的每組用戶進行非正交多址接入傳輸，通過減小無人機波束對無用戶區域的覆蓋來減小無人機的波束寬度；第二種是改進的K-means算法，每組內至少有兩個用戶；

(22)經過用戶分組后，針對每組用戶，設計一個包含每組用戶的波束寬度覆蓋范圍，基于此覆蓋范圍，進一步基于用戶位置設計波束寬度，根據用戶位置改變波束方向，從而減小波束寬度，以達到最終減小錯誤概率的目的，實現無人機非正交多址接入技術的超可靠低時延傳輸。