[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110019135.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112929109B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王巍;肖雪豆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B17/373
• 分類(lèi)號(hào): H04B17/373;H04B7/0452;H04W4/40
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，包括：

S1.獲取無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并測(cè)量上行鏈路信道狀態(tài)信息；所述上行鏈路指從地面通信設(shè)備到無(wú)人機(jī)的通信鏈路；

S2.構(gòu)建信號(hào)相位差隨無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)變化的模型；其中，信號(hào)相位差表示地面設(shè)備k到無(wú)人機(jī)第m根天線的信道相位與到無(wú)人機(jī)第1根天線的信道相位之差；

S3.基于無(wú)人機(jī)速度和位置預(yù)測(cè)衰落周期，基于預(yù)測(cè)得到的衰落周期和未受干擾的信噪比歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未受干擾的信噪比未來(lái)變化；

S4.根據(jù)構(gòu)建的相位差變化模型，結(jié)合預(yù)測(cè)得到的未受干擾信噪比預(yù)測(cè)相位差未來(lái)變化；

S5.根據(jù)預(yù)測(cè)得到的未受干擾信噪比和相位差，計(jì)算用戶間干擾和預(yù)測(cè)受干擾后的信噪比，選擇上行鏈路的最佳調(diào)制編碼方案與傳輸速率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，根據(jù)信道互易性測(cè)量上行鏈路的信道狀態(tài)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，未受干擾的信噪比預(yù)測(cè)過(guò)程具體為，

實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)到各地面設(shè)備間的距離和無(wú)人機(jī)的飛行速度，預(yù)測(cè)無(wú)人機(jī)與各地面通信設(shè)備通信時(shí)的衰落周期；

用二次多項(xiàng)式函數(shù)曲線擬合未受干擾的信噪比歷史數(shù)據(jù)；其中，二次多項(xiàng)式函數(shù)曲線的對(duì)稱(chēng)軸由衰落周期確定；

利用二次多項(xiàng)式函數(shù)曲線預(yù)測(cè)未受干擾的信噪比未來(lái)變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，衰落周期的預(yù)測(cè)過(guò)程具體為，

通過(guò)計(jì)算無(wú)人機(jī)從一個(gè)衰落位置到另一個(gè)衰落位置的絕對(duì)飛行距離；

其中，Δd_d＝d_d,β-d_d,β-1，α為無(wú)人機(jī)相對(duì)于地面設(shè)備的飛行方向；d_U表示無(wú)人機(jī)高度，d_H表示無(wú)人機(jī)與地面設(shè)備的水平距離；γ表示地面反射路徑距離與直射路徑距離的比值，β表示任意整數(shù)，λ表示各子載波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，d_d,β表示每個(gè)衰落位置對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)到用戶直射路徑距離；d_d表示無(wú)人機(jī)與地面用戶間直射路徑的距離；β表示任意整數(shù)；

通過(guò)預(yù)測(cè)相應(yīng)的衰落周期為T(mén)_fading，v為無(wú)人機(jī)的飛行速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，

其中，v′表示無(wú)人機(jī)到地面設(shè)備直射路徑方向上的速度分量，是該直射路徑方向上速度分量的平均值，是計(jì)算時(shí)采取的時(shí)間間隔內(nèi)的平均絕對(duì)飛行速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，信號(hào)相位差預(yù)測(cè)具體過(guò)程為，

當(dāng)預(yù)測(cè)得到的未受干擾的信噪比低于衰落檢測(cè)閾值時(shí)，采用線性函數(shù)擬合相位差歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)擬合結(jié)果預(yù)測(cè)未來(lái)相位差；

當(dāng)預(yù)測(cè)得到的未受干擾的信噪比高于衰落檢測(cè)閾值時(shí)，采用上一時(shí)刻相位差測(cè)量值作為當(dāng)前預(yù)測(cè)值；其中，衰落檢測(cè)閾值為未受干擾的信噪比歷史數(shù)據(jù)的中值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法，其特征在于，受干擾后的信噪比為：

表示未受干擾前的信噪比，表示垂直于1～k-1用戶信道方向所構(gòu)成平面的垂直向量。

8.一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)裝置，其特征在于，包括多用戶多輸入多輸出的無(wú)線通信收發(fā)器和測(cè)量無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的傳感器；所述多用戶多輸入多輸出的無(wú)線通信收發(fā)器采用M天線無(wú)人機(jī)作為無(wú)線接入點(diǎn)，K個(gè)單天線地面通信設(shè)備作為無(wú)線信號(hào)發(fā)射器；KM；

所述測(cè)量無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；

所述地面通信設(shè)備，用于根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)方法選擇上行鏈路的最佳調(diào)制編碼方案與傳輸速率。

9.一種無(wú)人機(jī)MU-MIMO的速率自適應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)讀取無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并周期性廣播給地面通信設(shè)備；

構(gòu)建信號(hào)相位差隨無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)變化的模型；其中，信號(hào)相位差表示地面設(shè)備k到無(wú)人機(jī)第m根天線的信道相位與到無(wú)人機(jī)第1根天線的信道相位之差；

信道測(cè)量模塊，用于測(cè)量各地面通信設(shè)備到無(wú)人機(jī)的上行鏈路CSI；

信道衰落周期預(yù)測(cè)模塊，用于基于無(wú)人機(jī)速度和位置，預(yù)測(cè)無(wú)人機(jī)與各地面通信設(shè)備通信時(shí)的衰落周期；

信道預(yù)測(cè)模塊，用于基于預(yù)測(cè)得到的衰落周期和未受干擾的信噪比歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未受干擾的信噪比未來(lái)變化，并根據(jù)構(gòu)建的相位差變化模型結(jié)合預(yù)測(cè)得到的未受干擾信噪比以及相位差歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)相位差未來(lái)變化；

干擾計(jì)算模塊，用于根據(jù)預(yù)測(cè)得到的未受干擾信噪比和相位差，計(jì)算各地面通信設(shè)備同時(shí)與無(wú)人機(jī)通信時(shí)的互相干擾大小，以及受干擾后的信噪比；

通信與速率調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)受干擾后的信噪比選擇各地面通信設(shè)備的最佳調(diào)制編碼方案與傳輸速率。