[發明專利]衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法

有效

• 申請號: 202010172357.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111405571B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 馮偉;劉承驍;葛寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W24/02;H04W24/06;H04W84/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張秀程

1.一種衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法，其特征在于，包括：

通過如下公式表示無人機群的總數據量D(P,T):

上式中，P為無人機群的功率分配結果，T為無人機群懸停時間分配結果，T_n為無人機群在服務第n個無人機用戶時的懸停時間，N為無人機用戶總數，I_M為單位矩陣，為高斯噪聲功率，L_n和S_n分別為第n個無人機用戶的大尺度信道信息和小尺度信道信息，P_n為無人機群在服務第n個無人機用戶時的發射功率集合；

基于所述無人機群的總數據量，獲取無人機通信數據傳輸效率公式D_e(P,T)如下：

D_e(P,T)＝E_S{D(P,T)}

其中，S＝{S₁,...,S_N}為所有小尺度信道信息的集合，E_S{D(P,T)}為總傳輸數據量D(P,T)對小尺度信息的期望；

其中，所述無人機群的總數據量是基于每一無人機用戶的大尺度信道信息表示的；

基于所述無人機通信數據傳輸效率公式構建所述無人機通信數據傳輸效率最大化模型；

將所述無人機通信數據傳輸效率最大化模型分解為以所述無人機群的功率分配結果為自變量的第一模型和以所述無人機群懸停時間分配結果為自變量的第二模型；

對所述第一模型和所述第二模型進行迭代求解，獲取所述無人機群的功率分配結果和所述無人機群懸停時間分配結果；其中，所述無人機通信數據傳輸效率最大化模型包括數據傳輸效率最大化函數和約束條件，所述數據傳輸效率最大化函數的自變量包括無人機群的功率分配結果和無人機群懸停時間分配結果，所述約束條件包括無人機群信號對衛星用戶的干擾約束條件、單個無人機通信能量約束條件、單個無人機發射功率約束條件、無人機群總懸停時間約束條件和無人機群在單個用戶上的最大懸停時間約束條件；

基于所述無人機群的功率分配優化結果和所述無人機群懸停時間分配優化結果控制所述無人機群與衛星共用同一個頻段服務無人機用戶和衛星用戶。

2.根據權利要求1所述的衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法，其特征在于，所述基于所述無人機通信數據傳輸效率公式構建所述無人機通信數據傳輸效率最大化模型，具體包括：

數據傳輸效率最大化函數：

無人機群信號對衛星用戶的干擾約束條件：I_n,i(P)≤ε_p；

單個無人機通信能量約束條件：

單個無人機發射功率約束條件：0≤p_n,k≤p_max,n＝1,...,N,k＝1,...,K；

無人機群總懸停時間約束條件：

無人機群在單個用戶上的最大懸停時間約束條件：0≤T_n≤T_max,n＝1,...,N；

其中，ε_p為表示干擾門限，p_max為任一無人機的最大發射功率，T_max為任一無人機在單個用戶上的最大懸停時間，T_total為最大總懸停時間，p_n,k為第k個無人機在服務第n個無人機用戶時的發射功率，K為無人機總數，E_k為第k個無人機能發出的最大通信能量，T_n為無人機群在服務第n個用戶時的懸停時間，N為無人機用戶總數；

無人機群在服務第n個無人機用戶時對第i個衛星用戶的干擾I_n,i(P)通過如下公式得到：

在服務第n個無人機用戶時對第i個衛星用戶的干擾h_ni通過如下公式得到：

h_ni＝s_niL_ni,n＝1,...,N,i＝1,...,N_s

其中，N_s為衛星用戶總數，L_ni＝diag{l_ni,1,...,l_ni,K}。