[發明專利]面向無人機無線供能通信系統的節點調度方法和裝置

有效

• 申請號: 202110485768.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113179537B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鄒玉龍;陳科潤;朱佳
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W28/08;H04B17/382;H04B17/391
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

1.面向無人機無線供能通信系統的節點調度方法，所述系統包括網絡接入點、無人機空中平臺、多個無源節點，無源節點在無人機空中平臺輔助下完成能量采集和信息傳輸，其特征在于，所述方法包括：根據各個無源節點采集到的能量確定無人機空中平臺傳輸能量所用的能量傳輸功率，基于所述能量傳輸功率確定各個無源節點向無人機空中平臺傳輸信息的發射功率；

基于所述發射功率確定各無源節點發送信息到無人機空中平臺的第一信道容量；基于所述能量傳輸功率確定無人機空中平臺轉發信息到網絡接入點的第二信道容量；

基于第一信道容量和第二信道容量選擇能夠使得系統信道容量最大的無源節點接入系統；

所述能量傳輸功率的計算表達式如下：

其中，P_i1^*為第i個無源節點作為所選終端時無人機空中平臺傳輸能量所用功率的分配結果，P_U為無人機空中平臺受限的總功率，η為能量轉換效率，α_i為第i個用戶采用時隙交換協議的時間分配因子，G_Ui為無人機空中平臺到第i個無源節點的大尺度傳輸損耗，h_Ui為無人機空中平臺到第i個無源節點的小尺度衰落，G_iU為第i個無源節點到無人機空中平臺的大尺度傳輸損耗，h_iU為第i個無源節點到無人機空中平臺的小尺度衰落；G_UB為無人機空中平臺到網絡接入點的大尺度傳輸損耗，h_UB為無人機空中平臺到網絡接入點的小尺度衰落；

基于第一信道容量和第二信道容量選擇能夠使得系統信道容量最大的無源節點接入系統的表達式如下：

其中，k為使得系統信道容量最大的無源節點，為無源節點的集合；為無人機空中平臺采用上述功率的分配結果時第i個無源節點將信息發送至無人機空中平臺的信道容量，為無人機空中平臺采用上述功率分配結果并將信息轉發至網絡接入點的信道容量。

2.根據權利要求1所述的面向無人機無線供能通信系統的節點調度方法，其特征在于，所述發射功率的計算公式如下：

其中，P_i為第i個無源節點用以向無人機空中平臺發送信息的發送功率，P_i1為到第i個無源節點作為接入節點時無人機空中平臺傳輸能量的功率。

3.根據權利要求2所述的面向無人機無線供能通信系統的節點調度方法，其特征在于，所述第一信道容量的計算公式如下：

其中，T為時隙交換協議的一個時間周期。

4.根據權利要求1所述的面向無人機無線供能通信系統的節點調度方法，其特征在于，所述第二信道容量的計算公式如下：

其中，T為時隙交換協議的一個時間周期，P_i2為第i個無源節點作為所選終端時無人機空中平臺轉發信息的功率，N₀為信道噪聲功率。

5.面向無人機無線供能通信系統的節點調度裝置，所述系統包括網絡接入點、無人機空中平臺、多個無源節點，無源節點在無人機空中平臺輔助下完成能量采集和信息傳輸，其特征在于，所述裝置包括：能量傳輸計算模塊、發射功率計算模塊、信道容量計算模塊以及節點選擇模塊；

所述能量傳輸計算模塊，用于根據各個無源節點采集到的能量確定無人機空中平臺傳輸能量所用的能量傳輸功率；

所述發射功率計算模塊，用于基于能量傳輸計算模塊確定的能量傳輸功率確定各個無源節點向無人機空中平臺傳輸信息的發射功率；

所述信道容量計算模塊，用于基于發射功率計算模塊確定的發射功率確定各無源節點發送信息到無人機空中平臺的第一信道容量；基于所述能量傳輸功率確定無人機空中平臺轉發信息到網絡接入點的第二信道容量；

所述節點選擇模塊，用于基于所述信道容量計算模塊確定的第一信道容量和第二信道容量選擇能夠使得系統信道容量最大的無源節點接入系統；

所述能量傳輸功率的計算表達式如下：

其中，P_i1^*為第i個無源節點作為所選終端時無人機空中平臺傳輸能量所用功率的分配結果，P_U為無人機空中平臺受限的總功率，η為能量轉換效率，α_i為第i個用戶采用時隙交換協議的時間分配因子，G_Ui為無人機空中平臺到第i個無源節點的大尺度傳輸損耗，h_Ui為無人機空中平臺到第i個無源節點的小尺度衰落，G_iU為第i個無源節點到無人機空中平臺的大尺度傳輸損耗，h_iU為第i個無源節點到無人機空中平臺的小尺度衰落；G_UB為無人機空中平臺到網絡接入點的大尺度傳輸損耗，h_UB為無人機空中平臺到網絡接入點的小尺度衰落；

基于第一信道容量和第二信道容量選擇能夠使得系統信道容量最大的無源節點接入系統的表達式如下：

其中，k為使得系統信道容量最大的無源節點，為無源節點的集合；為無人機空中平臺采用上述功率的分配結果時第i個無源節點將信息發送至無人機空中平臺的信道容量，為無人機空中平臺采用上述功率的分配結果并將信息轉發至網絡接入點的信道容量。