[發明專利]一種IRS輔助的NOMA無人機網絡的安全速率最大化方法

在審

• 申請號: 202210507230.1
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN115002802A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 王正強;青思雨;萬曉榆;樊自甫;多濱
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W4/02;H04W4/40
• 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智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)輔助的非正交多址技術(Non?Orthogonal Multiple Access,NOMA)無人機(UnmannedAerial Vehicle,UAV)網絡的安全速率最大化方法，屬于NOMA網絡功率控制領域，在NOMA解碼順序、IRS反射矩陣、無人機發射功率約束條件下，最大化IRS輔助的NOMA無人機網絡的安全速率，其創新之處在于，與傳統的直接設置信道條件排序不同，本發明由于無人機位置影響NOMA解碼順序，沒有設置信道條件排序。本發明采用塊坐標下降法、連續凸逼近(Successive ConvexApproximation,SCA)和半正定松弛技術獲得最優解，本發明所提供的方法，相比其他沒有IRS輔助的網絡的資源分配方案提高了安全速率，具有更好的實用性和可行性。

技術領域

本發明涉及NOMA網絡功率控制技術領域，具體涉及一種IRS輔助的NOMA無人機網絡安全速率最大化方法。

背景技術

隨著制造技術的快速發展和成本的不斷降低，無人機因其在民用領域的潛在用途而受到極大關注。在面對用戶接入數量激增造成的地面基站過載，或緊急救災區基站嚴重不足等問題時，短時間內增加地面通信基礎設施并不可行且代價過高，無人機被認為是解決這一問題的可行前景方案，將基站搭載到無人機上協助地面基站通信，可快速恢復癱瘓的通信服務并有效提高網絡覆蓋。對于B5G(Beyond-5G)網絡，無人機安裝在UAV上的基站需要同時為大量具有嚴格通信要求的地面用戶提供服務，NOMA技術與傳統正交接入技術相比，NOMA技術允許多用戶同時復用同一資源塊，為了解決大規模通信要求，選擇NOMA技術。IRS輔助的無線通信能夠實現多種功能，例如創建虛擬視距鏈路以繞開收發端之間的障礙物；向目標方向增添額外的信號路徑,以改善信道條件等，將IRS引入到無人機通信系統可以進一步提高通信質量。然而，無線通信的廣播特性所帶來的安全問題依舊存在，無人機空對地視距信道的優點反而使得無人機發送的信號更容易被地面竊聽者所截獲。因此，安全性在無人機通信中扮演著極其重要的角色。

目前，通過研究IRS輔助的無人機網絡中現有的資源分配方法發現，已有方法主要存在兩個問題，導致方法實用性不強。首先，研究考慮的場景過于簡單，如Shiyu Jiao等人在《Journal of Communications and Information Networks,2020,5(2):138-149.》上發表了題為“Joint Beamforming and Phase Shift Design in Downlink UAV Networkswith IRS-Assisted NOMA”的文章，雖然采用NOMA協議，但只考慮了兩個地面用戶，且直接設置用戶的信道條件排序，這類簡單場景設計的方法無法適用于實際網絡中。其次，方法復雜度過高，導致網絡擴展性差，如Xidong Mu等人在《IEEE Journal on Selected Areas inCommunications,2021,39(10),3051-3066.》上發表的“Intelligent Reflecting SurfaceEnhanced Multi-UAV NOMA Networks”文章中，提出的基于懲罰方法的系統和速率優化方法。

因此，針對多個地面用戶，且未直接設置信道條件排序的情況，研究IRS輔助的NOMA無人機網絡安全速率最大化方法具有重要的實際應用價值和意義。由于IRS輔助的NOMA無人機網絡的安全速率優化問題是混合二進制非凸優化問題，針對該問題如何設計低復雜度的資源分配方法是一個技術難點。

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IRS輔助的NOMA無人機網絡的安全速率最大化方法。本發明的技術方案如下：

一種IRS輔助的NOMA無人機網絡的安全速率最大化方法，其包括以下步驟：

步驟1)、建立一個智能反射面輔助的NOMA無人機網絡的安全速率最大化模型；