[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

本發明實施例提供一種衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法，該方法包括：基于無人機通信數據傳輸效率最大化模型，獲取無人機群的功率分配結果與無人機群懸停時間分配結果；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，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，基于無人機群的功率分配結果和無人機群懸停時間分配結果控制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。本發明實施例提供的方法，使得衛星無人機混合網絡中無人機對衛星用戶的干擾控制在一定范圍內，無人機群與衛星能共用同一個頻段服務無人機用戶和衛星用戶。

技術領域

本發明涉及衛星無人機混合網絡技術領域，尤其涉及一種衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法。

背景技術

在災難監控、應急搶險、科學探測等缺少地面網絡覆蓋的領域，衛星通信目前已獲得了廣泛的應用。然而，衛星通信網絡的普遍問題是數據傳輸速率較低，已經很難滿足這些領域的業務對于通信速率和時延的需求?？紤]到無人機的靈活性以及能夠實現高速通信的性質，將無人機引入衛星通信網絡，也就是通過建立衛星無人機混合網絡，從而能夠提升通信速率，是一個可行的手段。但是，在衛星網絡中引入無人機會遇到頻譜資源受限的問題。為了解決這一問題，一種方法是共享衛星和無人機的頻譜。盡管在衛星地面混合網絡中現在已有大量的工作解決頻譜共享的問題，然而這些方法沒有充分考慮到無人機的動態特性，難以用在衛星無人機混合網絡中。

因此，需要獲取無人機對衛星用戶的干擾信號強度處于一定范圍內的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，而在該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下控制無人機群的行進可以使得無人機對衛星用戶的干擾不超過規定門限，使得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。

因此，如何避免現有的衛星地面混合網絡中解決頻譜共享技術的無法充分考慮無人機的動態特性，難以用在衛星無人機混合網絡中，仍然是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法，用以解決現有的衛星地面混合網絡中解決頻譜共享技術的無法充分考慮無人機的動態特性，難以用在衛星無人機混合網絡中的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種衛星無人機混合網絡的頻譜共享方法，包括：

基于無人機通信數據傳輸效率最大化模型，獲取無人機群的功率分配優化結果與無人機群懸停時間分配優化結果；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。

優選地，該方法中，所述基于無人機通信數據傳輸效率最大化模型，獲取無人機群的功率分配優化結果與無人機群懸停時間分配優化結果，之前還包括：

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；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。

優選地，該方法中，所述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，具體包括：

通過如下公式表示所述無人機群的總數據量D(P,T):