[發(fā)明專利]基于全局最優(yōu)人工蜂群算法的無人機基站部署方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010961131.1
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112261623B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸佃杰;李佳流源;張桂娟;呂蕾;呂晨;田杰;艾鑫偉;劉弘
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W16/18;H04W28/02;G06N3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于全局最優(yōu)人工蜂群算法的無人機基站部署方法，其特征是，包括：

構(gòu)建一個D2D網(wǎng)絡(luò)，所述D2D網(wǎng)絡(luò)上分布若干個用戶終端UE；

在D2D網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，將無人機基站UAV-BS的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題構(gòu)建成目標函數(shù)和約束條件；所述目標函數(shù)為：最大化總體網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和總體網(wǎng)絡(luò)的終端用戶UE數(shù)量；其中，總體網(wǎng)絡(luò)既包括用戶終端UE之間通信的D2D網(wǎng)絡(luò)，也包括用戶終端UE與無人機基站UAV-BS通信的網(wǎng)絡(luò)；

通過全局最優(yōu)人工蜂群算法，對目標函數(shù)進行求解，得到無人機基站部署的坐標位置；基于所得到的無人機基站部署的坐標位置，完成無人機基站的部署；

所述約束條件為：

權(quán)衡總體網(wǎng)絡(luò)吞吐量和用戶終端UE數(shù)量的參數(shù)大于零且小于1；

無人機基站UAV-BS的網(wǎng)絡(luò)吞吐量小于等于其容量；

參與用戶終端UE與無人機基站UAV-BS通信的用戶終端UE的信號與干擾加噪聲比SINR大于等于設(shè)定的閾值；

在D2D網(wǎng)絡(luò)中，存在通信關(guān)系的用戶終端UE的信號與干擾加噪聲比SINR大于等于設(shè)定的閾值；

所述目標函數(shù)等于總體網(wǎng)絡(luò)的吞吐量與總體網(wǎng)絡(luò)的終端用戶通信數(shù)量的加權(quán)求和結(jié)果，權(quán)重為權(quán)衡總體網(wǎng)絡(luò)吞吐量和用戶終端UE數(shù)量的參數(shù)；

所述總體網(wǎng)絡(luò)的終端用戶通信數(shù)量，等于直接與無人機基站UAV-BS通信的終端用戶數(shù)量和通過D2D網(wǎng)絡(luò)進行通信的終端用戶數(shù)量之和；

所述總體網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，等于直接與無人機基站UAV-BS通信的終端用戶的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和通過D2D網(wǎng)絡(luò)進行通信的終端用戶的網(wǎng)絡(luò)吞吐量之和。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述信號與干擾加噪聲比SINR，在用戶終端UE與無人機基站UAV-BS通信過程中，是指用戶終端在無人機基站UAV-BS覆蓋范圍內(nèi)的接收功率和干擾功率與信道噪聲之比。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述接收功率，在用戶終端UE與無人機基站UAV-BS通信過程中，是指用戶終端從無人機基站UAV-BS接收的功率。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述信號與干擾加噪聲比SINR，在D2D網(wǎng)絡(luò)中，是指當前用戶終端UE在接收到上一跳用戶終端的接收功率和干擾功率與信道噪聲之比。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述接收功率，在在D2D網(wǎng)絡(luò)中，是指當前用戶終端UE從它的上一跳用戶終端UE中接收的功率。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，通過全局最優(yōu)人工蜂群算法，對目標函數(shù)進行求解，得到無人機基站部署的坐標位置；具體步驟包括：

參數(shù)初始化，在規(guī)定場景內(nèi)隨機產(chǎn)生若干解，每個解包括設(shè)定數(shù)量的UAV-BS的三維坐標；

記錄步驟：記錄所有解中最大適應(yīng)度值和適應(yīng)度值最大的解；

引領(lǐng)蜂階段：基于當前無人機基站UAV-BS附近的解和適應(yīng)度值最大的解來搜索一個新解，若新解具有更大的適應(yīng)度值，則將其目標值記錄下來并將當前解替換成新解；

跟隨蜂階段：采用輪盤賭按概率基于當前解附近的解和全局最優(yōu)解搜索一個新解，若新解具有更大的適應(yīng)度值，則將其適應(yīng)度值記錄下來并將當前解替換成新解；

偵察蜂階段：若搜索次數(shù)是否超過了規(guī)定的次數(shù)，則在規(guī)定場景內(nèi)隨機產(chǎn)生新解替代當前解；

判斷步驟：判斷是否達到了迭代總次數(shù)，若達到了則輸出記錄的最大適應(yīng)度值和對應(yīng)的一組UAV-BS坐標，否則重新執(zhí)行記錄步驟到判斷步驟。