[發明專利]一種面向集群內通信的U2U分布式動態資源分配方法

有效

• 申請號: 202110230158.8
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112996121B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 江明;徐明智;吳寬;陳劍超;黃曉婧
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/12;H04W4/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提供一種面向集群內通信的U2U分布式動態資源分配方法，包括構建IaS?U2U通信場景模型及通信流程；構造IaS?U2U通信的目標函數，得到IaS?U2U通信的多目標優化問題；對多目標優化問題進行分解，由H?UAV和R?UAV采用經典GS算法進行UAV匹配過程，完成UAV配對；根據UAV配對結果，采用SPO算法完成對R?UAV的位置優化，完成對多目標優化問題的求解；根據求解結果，完成U2U分布式動態資源的分配。本發明提供的一種面向集群內通信的U2U分布式動態資源分配方法，提出了一種分布式U2U通信流程，適用于脫網狀態下的IaS?U2U傳輸，克服了現有U2U文獻忽略UAV推進功率、忽略UAV間干擾和QoS約束等實際條件的缺點。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，更具體的，涉及一種面向集群內通信的U2U分布式動態資源分配方法。

背景技術

隨著通信技術的迅速發展，人們在大多數陸地區域都能夠享用高速、可靠的移動通信服務。然而，在eNB無法有效覆蓋的偏遠地區，以及小區用戶數過載的場景下，eNB并不足以滿足所有用戶的通信需求。UAV在擴大eNB的無線覆蓋范圍，提高小區用戶通信質量方面起到了顯著的作用。

近年來，UAV也逐漸投入了新的應用場景中，并涵蓋了軍事和商業應用等不同方面的需求。UAV所扮演的角色，也逐漸從輔助地面通信的中繼，轉變成了空中或地面網絡小區的用戶。UAV有多種應用場景，包括建筑規劃、救援實施、貨物運輸、實時監控等。UAV所支持的服務類型也逐漸從單一走向多元，使得行業對UAV的通信需求逐步提高。然而，UAV作為小區用戶，并不一定能夠獲得較高的通信質量。例如，UAV負責地面的監控和探測工作時，可能處于信號覆蓋較差的區域，UAV難以將采集到的視頻信息及時上傳給eNB。此外，在偏遠地區進行搜救行動時，UAV可能處于脫網狀態，UAV之間無法進行通信，導致UAV網絡難以正常進行搜救活動。U2U技術，能夠減輕eNB的負荷，并提升系統的容量，因而成為提高UAV通信質量的關鍵技術之一。

由于UAV的功能有限，僅靠單個UAV難以支持上述復雜且繁重的業務需求。與傳統的單UAV相比，UAV集群能夠高效、快速地完成各類復雜的任務。例如，在軍用場景下，UAV往往以集群的形式執行巡邏與監測任務。因此，為了應對UAV系統集群化的發展趨勢，集群UAV成為了U2U通信技術考慮的重要應用場景之一。

支持U2U通信的另一個關鍵問題在于UAV的機載能量有限。為實現U2U的可靠通信，并延長UAV集群的飛行時間，需要對UAV集群能量資源進行有效的分配。與地面設備不同的是，UAV會產生額外的推進能量消耗，以維持飛行狀態并支持其移動。因此，推進能耗的優化也成為在U2U通信系統優化設計中需要重點考慮的問題。