[發明專利]基于運動信源的無人機能量協同傳輸方法及裝置

有效

• 申請號: 202110473678.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113260013B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 李立華;張平;吳季
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04W4/40;H04W72/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王毅

本發明提供了一種基于運動信源的無人機能量協同傳輸方法及裝置，包括：將信息傳輸運動過程分為N個時隙周期；在時隙周期內，基于第一無人機中繼信號轉發質量和第二無人機中繼信號轉發質量進行中繼選擇確定信息中繼和能量中繼；在確定信息中繼和能量中繼后調整第一無人機和第二無人機的功率分流比，并按調整后功率分流比進行由運動信源至終端的兩跳信息傳輸。本實施例通過能量收集技術以及無人機組內部的能量協同方案，解決無人機中繼儲能、續航受限的問題，并通過靈活調整無人機的角色以及其接收機的功率分流比，以應對信源運動帶來的信道時變問題，進而達到最大化裝置吞吐量的目的。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種基于運動信源的無人機能量協同傳輸方法及裝置。

背景技術

在無線通信領域，中繼有利于提高源端和目標之間傳輸的可靠性、提升系統數據吞吐量，并通過提供附加鏈路來擴展網絡覆蓋范圍。無人機作為中繼在無線通信的運用日益廣泛，相較于傳統靜態中繼，得益于其小巧、靈活及多功能性，無人機中繼具有以下優勢與特征：(i)空中無人機可以根據實時需求動態調整，即快速和靈活的部署；(ii)高且可控的3D移動性，飛行軌跡更加靈活、適用于更復雜多變的場景；(iii)視距主導信道，能減少衰落，從而帶來更加穩定的鏈路質量和更高的可靠性。在中繼端，放大轉發策略(Amplify-and-Forward，AF)相較于解碼轉發策略(Decode-and-Forward，DF)復雜度更低，而無人機接收機不宜配備復雜的電路，因此AF協議被更加廣泛地應用在無人機中繼通信場景中。

無人機中繼受限于電池與續航能力，而能量收集(Energy Harvesting，EH)技術可以保證長時間運行的無人機中繼的能量續航，具有先進性和實用性。借由電磁輻射這一具有無線廣播性質的能源，在無人機的接收端設計能量收集天線與電路，再通過設備整流器將其轉化為電能以供設備的使用，使無人機可以同時具有能量廣播與信息接收的功能，不僅可以單獨完成能量傳輸(Wireless Energy Transfer，WET)以及信息傳輸(WirelessInformation Transfer，WIT)，也能更高效地實現信息與能量的高效同傳(SimultaneousWireless Information and Energy Transfer，SWIPT)。EH技術主要包括時間切換(TimeSwitching，TS)和功率分流(Power Splitting)，其重要指標分別為在單位時隙內EH和信息傳輸(Information Processing，IP)的時間切換因子以及在兩個連續時隙內用于EH和IP的功率分流比，且PS的使用相對更為廣泛。而EH技術中，所收集的能量信號來源可以是信源、外部源、人工噪聲(Artificial Noise，AN)等。然而，現有的基于能量收集的中繼方案中，一方面較少考慮到源端及中繼的運動性，由此得到的最優功率分流比缺乏應對各種運動軌跡的靈活調整能力；另一方面，其能量源大多是信源或其他外部源，當多臺無人機中繼被使用時，未考慮到運動過程中不同無人機的能量收集情況的差異性以及無人機之間的能量維度的協同即EC，使得多臺無人機收集到的能量無法得到最大化的利用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明實施例提供一種基于運動信源的無人機能量協同傳輸方法及裝置。

第一方面，本發明實施例提供一種基于運動信源的無人機能量協同傳輸方法，包括：

將信息傳輸運動過程分為N個時隙周期；N為正整數；

在時隙周期內，基于第一無人機中繼信號轉發質量和第二無人機中繼信號轉發質量進行中繼選擇確定信息中繼和能量中繼；其中，所述轉發質量的參考指標為信噪比；與所述信息中繼對應的無人機中繼信號轉發質量高于與所述能量中繼對應的無人機中繼信號轉發質量；