[發(fā)明專利]面向無人機無線供能通信系統(tǒng)的節(jié)點調度方法和裝置

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113179537B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了面向無人機無線供能通信系統(tǒng)的節(jié)點調度方法和裝置，方法包括：根據各個無源節(jié)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，基于能量傳輸功率確定各個無源節(jié)點向無人機空中平臺傳輸信息的發(fā)射功率；基于發(fā)射功率確定各無源節(jié)點發(fā)送信息到無人機空中平臺的第一信道容量；基于能量傳輸功率確定無人機空中平臺轉發(fā)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(tǒng)信道容量最大的無源節(jié)點接入系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明涉及面向無人機無線供能通信系統(tǒng)的節(jié)點調度方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著無線通信的迅速發(fā)展，無人機因其可控的機動性、靈活性、低成本、強視距信道和快速部署,無人機已成為近年來最受歡迎的通信研究方向之一。并且由于物聯網技術的普及，物聯網設備的能量問題愈發(fā)成為物聯網發(fā)展的重要阻礙。頻繁更換物聯網中布置的大量傳感器，勢必會影響用戶體驗和增大人工成本。而研究無人機與無線供能通信的結合，將有望解決這一問題。

如何利用無人機作為無線中繼以及能量來源，來實現改善無源節(jié)點的通信性能是目前需要解決的技術問題，對于物聯網的發(fā)展有著至關重要的作用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是面向無人機無線供能通信系統(tǒng)，提供一種節(jié)點調度方法來改善無源節(jié)點的通信性能。

本發(fā)明采用以下技術方案。

一方面提供一種面向無人機無線供能通信系統(tǒng)的節(jié)點調度方法，所述系統(tǒng)包括網絡接入點、無人機空中平臺、多個無源節(jié)點，無源節(jié)點在無人機空中平臺輔助下完成能量采集和信息傳輸，所述方法包括：根據各個無源節(jié)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(jié)點向無人機空中平臺傳輸信息的發(fā)射功率；

基于所述發(fā)射功率確定各無源節(jié)點發(fā)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(fā)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(tǒng)信道容量最大的無源節(jié)點接入系統(tǒng)。

進一步地，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(jié)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(jié)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(jié)點的小尺度衰落，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。

進一步地，所述發(fā)射功率的計算公式如下：

其中，P_i為第i個無源節(jié)點用以向無人機空中平臺發(fā)送信息的發(fā)送功率，P_i1為到第i個無源節(jié)點作為接入節(jié)點時無人機空中平臺傳輸能量的功率，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(jié)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(jié)點的小尺度衰落。

再進一步地，所述第一信道容量的計算公式如下：