[發明專利]無人機通信系統及基于神經網絡的資源分配策略預測方法

在審

• 申請號: 202111471710.9
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114158010A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 李新文
• 申請（專利權）人: 中國通信建設第四工程局有限公司
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04W24/02;H04W72/04;H04L41/16;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 衛蘇晶

本發明公開了一種基于神經網絡的資源分配策略預測方法，包括以下步驟：一、無人機無線通信基站和用戶下行傳輸系統的搭建；二、無人機無線通信基站和用戶位置的獲取；三、確定通信資源分配策略對應的評價指標并獲取通信資源分配策略對應的評價指標的權重；四、無人機無線通信基站的最優通信資源分配策略的獲取；五、訓練數據的獲取；六、LSTM神經網絡模型的建立及訓練；七、無人機無線通信基站的通信資源分配策略的預測。本發明方法步驟簡單，設計合理，實現了無人機無線通信基站功率、帶寬資源分配預測，實現了最大化通信系統吞吐量并滿足資源分配的公平性。

技術領域

本發明屬于無人機無線通信基站和用戶通信技術領域，尤其是涉及一種無人機通信系統及基于神經網絡的資源分配策略預測方法。

背景技術

在當前5G移動通信中，無人機搭載無線通信基站作為空中接入節點輔助地面通信成為一種有前途的解決方案，因此，對無人機無線通信基站進行有效的功率和帶寬資源分配，以在有限的通信資源條件下提升通信系統性能。因此，需要對無人機基站通信資源動態分配策略進行預測優化，確保提升通信系統性能。

現有的無人機無線通信基站一般為固定的通信資源分配，并未從無人機無線通信基站和多個用戶層面去進行研究。因此，現如今缺少一種基于神經網絡的資源分配策略預測方法，實現了無人機無線通信基站功率、帶寬資源分配預測，實現了最大化通信系統吞吐量并滿足資源分配的公平性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于神經網絡的資源分配策略預測方法，其方法步驟簡單，設計合理，實現了無人機無線通信基站功率、帶寬資源分配預測，實現了最大化通信系統吞吐量并滿足資源分配的公平性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于神經網絡的資源分配策略預測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、無人機無線通信基站和用戶下行傳輸系統的搭建：

步驟101、設定地面區域中存在N個用戶；

步驟102、設定在地面區域的上空存在無人機，在無人機上搭建無線通信基站，并記作無人機無線通信基站；其中，無人機無線通信基站相對地面區域的高度為h；

步驟二、無人機無線通信基站和用戶位置的獲取：

步驟201、建立三維直角位置坐標系OXYZ；其中，OXY平面和地面區域重合，OZ軸垂直地面區域指向天；

步驟202、在三維直角位置坐標系OXYZ下，獲取第t個時刻第n個用戶的位置坐標其中，n和N均為正整數，且1≤n≤N，地面區域位于OXY平面的第一象限，且原點O和地面區域的左下角重合，t為正整數；

步驟203、在三維直角位置坐標系OXYZ下，獲取第t個時刻無人機無線通信基站的位置坐標u^U(t)；

步驟204、根據第t個時刻第n個用戶的位置坐標和第t個時刻無人機無線通信基站的位置坐標u^U(t)，獲取第t個時刻無人機無線通信基站到用戶n的直線距離d_n(t)；

步驟三、確定通信資源分配策略對應的評價指標并獲取通信資源分配策略對應的評價指標的權重：

步驟301、在第t個時刻時，設定無人機無線通信基站的各個通信資源分配策略；其中，第t個時刻時無人機無線通信基站的通信資源分配策略的總數為I個，第t個時刻時第i個通信資源分配策略包括第t個時刻時第i個通信資源分配策略中無人機無線通信基站對用戶n的發射功率P_n(i,t)和第t個時刻第i個通信資源分配策略中無人機無線通信基站對用戶n的帶寬分配B_n(i,t)；

步驟302、確定無人機無線通信基站的各個通信資源分配策略對應的評價指標為通信系統的公平指數和用戶數據傳輸的吞吐量；