[發明專利]基于最小化失真的HAP-UAV接入網絡功率控制方法

有效

• 申請號: 202010917655.0
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112087767B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張國斌;向奎元;鄒俊;謝鏡鋒
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/24;H04W52/26
• 代理公司: 北京匯彩知識產權代理有限公司 11563
• 代理人: 宋春妮

1.一種基于最小化失真的HAP-UAV接入網絡功率控制方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟一：構建非正交多址接入NOMA傳輸機制，在下行空中接入網絡傳輸系統中，高空平臺HAP和無人機UAV在同一頻譜中同時向終端發送不同信號，計算HAP信道模型的路徑損耗和信道增益，計算UAV信號在視距傳輸LoS和非視距傳輸NLoS下的路徑損耗和信道增益，考慮HAP和UAV的信號到達終端時產生的時間偏移，并視為隨機分布；

步驟二：建立以最小化失真為目標的功率優化問題，通過計算得到終端的失真與總傳輸速率之間的關系，據該關系得到目標函數以及約束條件；

考慮復雜符號在系統中的傳輸，且符號從多級符號映射器輸出，從HAP或UAV n到終端i的符號的功率分別由p^h和來表示；終端i接收的信號是來自HAP和UAV n的符號的總和，表示為

Y_i[s]＝Y_i^h[s]+Y_i^u[s] (10)

HAP和UAV n的第s個符號由

給出，其中分別表示從HAP和UAV n到終端i的符號的相互干擾，N_i表示環境噪聲，包括來自其他UAV的信號和加性高斯白噪聲(AWGN)；和被定義為

其中，表示終端i的第s個符號與所需符號重疊的符號時間的百分比；假設和表示從HAP和UAV n到終端i到參考時間的傳輸時間偏移量；和由

得來；其中T是符號周期，δ(·)是狄拉克增量函數，如果那么否則為0；

由于HAP比UAV到終端更遠，因此首先檢測到來自UAV的符號；然后去除來自UAV的干擾，檢測出來自HAP的符號；從UAV n到終端i的信噪比SINR由

表示，其中表示來自HAP符號的干擾方差，由

表示，其中E(·)表示平均值；

假設和在符號時間段內均勻分布，由(19)計算；

考慮UAV的符號的干擾，從HAP到終端i的SINR計算如下：

假定ρ_i,n(1或0)表示終端i是否接入UAV n；從UAV到終端i的符號速率計算為：

從HAP到終端i的符號速率由

表示；

使用D_i表示總傳輸信號的失真，包括HAP傳輸信息和UAV傳輸信息失真；采用表示總信號的方差；根據信息理論，終端I的失真與總傳輸速率之間的關系：

基于(23)，D_i表示為

其中

為了盡量減少總信號的失真，將優化問題總結為

約束條件：

C1:

C2:

C3:

在(25)中，C1和C2表示來自HAP和已接入的UAV的最大傳輸功率的限制，C3表示終端i的最低速率要求；

步驟三：對功率優化問題求解，使用一階Tailor展開法將非凸優化問題轉為凸優化問題，而后采用拉格朗日方法求解，構建拉格朗日對偶函數，通過求解對偶變量實現功率優化。

2.按照權利要求1所述的基于最小化失真的HAP-UAV接入網絡功率控制方法，其特征在于：所述步驟一中NOMA傳輸系統包含一個HAP和多個UAV和終端，UAV總數為N，終端的數量是I，每個終端同時連接到HAP和一個UAV，由于NOMA的采用，HAP和UAV在同一頻譜中同時向終端傳輸不同的信號。