[發明專利]硬件損傷條件下的無人機輔助NOMA系統的和速率最大化方法

在審

• 申請號: 202210280122.5
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114760695A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 萬曉榆;楊雄清;王正強;李爾順;樊自甫
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種硬件損傷條件下的無人機輔助NOMA系統的和速率最大化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)、初始化噪聲功率、用戶個數、用戶功率分配、基站發送功率、無人機發送功率、基站到無人機的鏈路硬件損傷級別、無人機到用戶n的鏈路硬件損傷級別、基站位置、用戶位置、無人機的初始位置、解碼順序序列、迭代次數、容忍誤差閾值，計算初始和速率，建立系統和速率最大化問題。

步驟2)、將系統和速率最大化問題分解為無人機位置優化問題以及功率分配兩個子問題；

步驟3)、求解無人機位置優化問題通過變量替換：將無人機位置優化問題這一混合非凸整型優化問題的目標函數轉化為凸函數，使用SCA技術將非凸約束轉變為凸約束，將該無人機位置優化問題轉換為標準凸優化問題；使用內點法進行求解無人機位置優化問題。

步驟4)、求解功率分配問題：使用拉格朗日對偶變換法以及二次變換方法，將功率分配優化問題的目標函數轉變為凸函數；采用拉格朗日變換的方法，對目標函數中復雜分式引入近似變量Υ＝(Υ₁,...,Υ_n)通過變量替換，之后根據二次變換規定，可寫出近似變量最后通過更新參數Υ,并使用內點法進行求解功率分配優化問題；

步驟5)將步驟3)無人機位置優化與步驟4)功率分配優化得到的無人機位置與功率代入下行和速率公式，更新系統下行和速率；

步驟6)、重復步驟3)無人機位置優化與步驟4)功率分配優化以及步驟5)系統下行和速率更新，迭代更新無人機位置和功率，直到滿足收斂條件，給出系統的和速率。

2.根據權利要求1所述的一種硬件損傷條件下的無人機輔助NOMA系統的和速率最大化方法，其特征在于，所述步驟1)中，初始化無人機與基站之間噪聲功率σ_R²，無人機與用戶n之間噪聲功率用戶個數為N，用戶功率分配P＝(p₁,...,p_n)，P_s表示基站發送功率，P_s^max表示基站最大發射功率，P_r表示無人機發送功率，P_r^max表示無人機最大發射功率，定義η_sr表示從基站至無人機接收端總的硬件損傷，服從其中κ_sr表示基站到無人機之間整體的硬件損傷水平，滿足其中κ_s,κ_r分別表示在基站端與在無人機端所遭受的硬件損傷，η_rn表示從無人機至用戶端總的硬件損傷，服從其中κ_rn表示無人機到用戶端之間整體的硬件損傷水平，滿足其中κ_r,κ_n分別表示在無人機端與在用戶n所遭受到的硬件損傷；容忍度設為δ，基站與用戶的3D坐標分別為(x_s,y_s，0)，(x_n,y_n，0),n＝1,...,N；無人機的初始位置設為(x,y,H)，其中H表示無人機飛行的高度，定義從基站端到無人機的信道系數為h_sr，無人機到用戶端n的信道系數為h_rn；解碼順序序列滿足其中α_k,n為二元變量。迭代次數l，計算系統下行和速率R_sum，建立系統下行和速率最大化問題P1：

約束C1a表示用戶功率非負；約束C1b表示用戶功率之和小于或等于無人機基站發送功率；約束C1c表示無人機發送功率限制；約束C1d表示基站發送功率限制；約束C1e表示用戶n的最小速率高于服務質量門限約束C1f表示用戶公平性；約束C1g表示用戶n不能將其本身信號視為干擾；約束C1h表示任意兩個用戶k和n的解碼順序關系；約束C1i表示對任意兩個用戶n,k，必有一個用戶能夠解碼消除另一用戶；約束C1j表示當a_k,n＝1時，用戶n到無人機的距離遠于用戶k到無人機的距離。