[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

本發明請求保護一種硬件損傷條件下無人機(unmanned aerial vehicle,UAV)輔助的非正交多址接入(non?orthogonal multiple access,NOMA)系統的和速率最大化方法，屬于無線資源管理領域。在考慮實際場景中的硬件損傷的條件下，通過聯合優化無人機的位置部署以及用戶的功率分配來實現最大化系統的和速率，本方法首先將系統和速率最大化問題分解為無人機位置優化問題與用戶功率分配子問題，通過連續凸逼近方法(successive convex approximation,SCA)以及拉格朗日對偶變換、二次變換方法分別對子問題求解，最終通過迭代求解系統的和速率。本發明的結果提高了無人機輔助的NOMA系統的和速率，保證了用戶的服務質量，實用性強。

技術領域

本發明屬于無線資源管理技術領域，具體是硬件損傷的條件下的無人機(unmanned aerial vehicle,UAV)輔助基站對下行多用戶非正交頻分多址接入技術(non-orthogonal multiple access,NOMA)系統對功率的資源分配方法。

背景技術

未來的第6代移動通信技術比較現已商用的第5代移動通信將會要求更高的性能指標，例如：超大規模物聯網設備的接入、超快的信息傳輸速率等。非正交頻分多址接入技術(non-orthogonal multiple access,NOMA)作為很具有前景的下一代通信網絡的候選技術，由于其能夠有效地提升系統容量和頻譜效率的特性，已經引起了學術界的廣泛研究。NOMA技術比較傳統的正交多址接入技術(orthogonal multiple access,OMA)而言，最主要的優勢在于通過在發送端復用功率域資源，NOMA技術允許多個用戶能夠同時共享相同的時域資源、頻域資源以及碼域資源；在接收端通過使用連續干擾抵消技術(successiveinterference cancellation,SIC)實現從接收的疊加信號中解碼出自身信號。

與此同時，因為無人機具備有高度的可操作性與低開銷的特點，無人機(unmannedaerial vehicle,UAV)通信作為最近發展起來的一門熱點技術能夠幫助NOMA技術獲得更優的性能表現。無人機常常被部署為飛行基站或者移動中繼來幫助系統獲得更大的吞吐量、更廣的覆蓋范圍。相較于傳統的陸地中繼而言，無人機中繼其高度的靈活性，能夠使其進行移動從而避免障礙物的遮擋或嚴重的陰影效應等造成系統的性能下降。

近年來，為了結合NOMA技術與無人機通信技術的成功果實，已有不少關于NOMA下行多用戶網絡功率資源分配的研究，但大多提前假設系統為理想的硬件條件，并且對于SIC的解碼序列也預先假設進行了排序，然而，這是顯然不符合實際場景的。在實際應用場景中，對于無人機的位置是可以進行改變的，隨著無人機位置的改變，信道條件的好壞也會隨之發生改變，并且系統中的硬件常常會受到同相正交不平衡、非線性放大噪聲、射頻電路噪聲等硬件損傷的影響。因此，本發明以用戶的服務質量(quality of service,Qos)、無人機的飛行區域為限制，在存在有硬件損傷條件下的無人機輔助通信的NOMA系統中，提出了一種下行用戶和速率最大化的功率資源分配方法。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了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。本發明的技術方案如下：

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；