[發明專利]一種用于無人機輔助毫米波應急通信網的信道分配方法

有效

• 申請號: 202110578505.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113301532B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 桂勁松;蔡馥鍵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W4/44
• 分類號: H04W4/44;H04W4/90;H04W16/28;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

1.一種無人機輔助毫米波應急通信網中的信道分配方法，其特征在于包括如下步驟：

S1.建立無人機輔助應急通信網絡架構；

S2.提取無人機輔助應急通信網絡架構中的參數；

S3.構建干擾圖；

S4.進行信道分配，并用分配后的信道進行通信；

步驟S3，具體包括如下步驟：

A1.初始化全局參數，K＝Card(L(t))；鏈路集L(t)為在時刻t處，經過波束訓練機制所獲得的毫米波鏈路集合；將在時刻t處，經過波束訓練機制所獲得的毫米波鏈路總數保存在變量K中；

A2.初始化頂點集AL(t)為空集；

A3.初始化邊集Aw(t)為空集；

A4.對鏈路集L(t)中每條鏈路的能效{e_i,m(t)|i→m∈L(t)}進行降序排序，并存進中；

A5.設x_i,m為毫米波鏈路i→m的整型變量，若地面終端m與無人機i建立了通信連接，則x_i,m＞0；否則，x_i,m＝0；初始化矩陣X＝{x_i,m|i→m∈L(t)}，矩陣中的元素表示鏈路，元素值表示該鏈路被分配到的信道編號，將元素值初始化為0以表示未分配信道，X＝{x₁＝0,...,x_k＝0,...,x_K＝0}，x_k與x_i,m一一對應，同時x_k與q_k一一對應；

A6.初始化集合內元素值q_k的索引下標k＝1，同時選取q₁所對應的鏈路，計算系統初始能效E₁(t)，并為第一條鏈路分配一號信道，x₁＝1；

A7.由x₁找到對應的x_i,m；

A8.根據x_i,m獲得無人機編號i以及地面終端編號m；

A9.將第一條鏈路i→m加入頂點集AL(t)；

A10.更新q_k的索引下標k，同時繼續選取q_k所對應的鏈路，并計算系統新能效E_k(t)；

A11.判斷系統新能效E_k(t)是否大于ρE₁(t)，若是，則說明第k條鏈路能與網絡內的鏈路共存，該鏈路不構成干擾圖中的獨立頂點，進入步驟A12，否則說明第k條鏈路不能與網絡內的鏈路共存，該鏈路暫時構成干擾圖中的獨立頂點，進入步驟A13；

A12.將第k條鏈路的信道編號設為1，x_k＝1，然后進行步驟A17；

A13.由x_k找到對應的x_j,n；

A14.根據x_j,n獲得無人機編號j以及地面終端編號n；

A15.將鏈路j→n所表示的頂點加入到頂點集AL(t)；

A16.將(i→m,j→n)所表示的邊加入到邊集Aw(t)；不能共存的鏈路構成干擾邊；

A17.判斷集合內元素值q_k的索引下標k是否小于集合的元素個數K，若是，則說明集合未索引完畢，返回步驟A10，否則進入步驟A18；

A18.輸出干擾圖AIG(t)＝(AL(t),Aw(t))，AL(t)為圖的頂點集合，Aw(t)為圖的邊集合；

步驟S4，具體包括如下步驟：

B1.初始化全局變量，c＝2；c為信道編號索引變量，步驟S3在完成構建干擾圖的同時，已對c＝1號信道分配完畢；

B2.初始化集合為空集，集合用于存儲未分配信道鏈路的能效值；

B3.初始化K'為集合的元素個數，初始化k＝0，k為集合內元素值q_k的索引下標；

B4.更新q_k的索引下標，擬找出未被分配信道的鏈路；

B5.判斷元素x_k是否屬于X且取值為零，若是，則說明第k條鏈路還沒有被分配到合適的信道，進入步驟B6，否則，直接轉入步驟B8；

B6.將集合中第k條鏈路的能效q_k加入到集合中；

B7.更新集合的元素個數；

B8.判斷q_k的索引下標k是否小于集合的元素個數K，若是，說明集合未索引完畢，返回步驟B4，否則進入步驟B9；

B9.對集合中的元素值進行降序排序；

B10.初始化矩陣X'＝{x₁＝0,...,x_k'＝0,...,x_K'＝0}，矩陣X'中元素所表示的鏈路與矩陣X以及集合中元素所表示的鏈路一一對應，元素值為鏈路所被分配到的編號；

B11.設置集合的q_k'索引下標k'＝1，同時選取q_k'所對應的鏈路，計算系統新能效E_k'(t)，并將第k'條鏈路的信道編號設為c；

B12.由x_k'找到對應的x_i,m；

B13.根據x_i,m獲得無人機標號i以及地面用戶編號m；

B14.更新q_k'的索引下標k'，同時繼續選取q_k'所對應的鏈路，并計算系統新能效E_k'(t)；

B15.判斷系統新能效E_k'(t)是否大于ρE₁(t)，若是，則說明第k'條鏈路能與網絡內的鏈路共存，該鏈路不再在干擾圖中充當獨立的頂點，進入步驟B16，否則，說明第k'條鏈路不能與網絡內的鏈路共存，進入步驟B20；

B16.為第k'號鏈路分配信道c；

B17.由x_k'找到對應的鏈路x_i',m'；

B18.根據x_i',m'獲得無人機編號i'以及地面用戶編號m'；

B19.將鏈路i'→m'所表示的頂點以及對應的邊從干擾圖AIG(t)中刪除，然后進入步驟B23；

B20.由x_k'找到對應的x_j,n；

B21.根據x_j,n獲得無人機標號j以及地面用戶編號n；

B22.將(i→m,j→n)所表示的邊加入到邊集Aw(t)；

B23.判斷q_k'的索引下標k'是否小于集合的元素個數k'，若是，則說明集合未索引完畢，返回步驟B14，否則進入步驟B24；

B24.判斷集合X'中是否有元素的值為c，若是，在集合X中更新對應元素的值為c；

B25.判斷集合X中是否有元素的值為0，若是，說明仍有鏈路未被分配信道，進入步驟B26；

B26.判斷已分配的信道個數是否小于可用信道個數，若是，繼續進行信道分配，更新元素的值c，并返回步驟B2，否則進入步驟B27；

B27.輸出信道，并進行通信。