[發明專利]多天線無人機視頻傳輸系統QoE最大化方法和裝置

在審

• 申請號: 202210563216.3
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114980205A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 廖婧睿;詹成;龔玨;謝棠棠
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: H04W28/06
• 分類號: H04W28/06;H04W28/08;H04W28/24;H04B7/185;H04N21/262;H04N21/2662
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.一種多天線無人機視頻傳輸系統QoE最大化方法和裝置，其特征在于，所述方法包括：

構建多天線無人機視頻流傳輸架構，并運用基于ZF的波束成形以消除多個地面用戶間的干擾，以同時為多個地面用戶同時提供視頻服務；

根據小尺度衰落和大尺度信道功率增益，構建信道模型，采用下界表達式以獲得最壞情況下的可達速率；

根據視頻播放速率和視頻抖動，確定用戶QoE模型；

基于優化無人機軌跡、多天線傳輸調度和視頻播放速率分配，根據最大化所有用戶QoE的最小值模型，確定數學優化模型P1及約束條件；

將所述數學優化模型轉換為帶懲罰項的等價形式，采用基于懲罰的塊坐標下降法(Penalty Block Coordinate Descent，P-BCD)的雙重循環算法處理轉換后的優化模型以獲得次優解。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所有用戶QoE的最小值模型具體包括：

其中，n為時隙序列號，N為總時間范圍T內時隙的總個數，ρ是平衡視頻質量和視頻抖動的權重因子，θ和β是取決于具體應用的常量參數，r_k[n]表示用戶u_k在時隙n時的視頻播放速率，是與用戶u_k屏幕尺寸相關的需求播放速率。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述數學優化模型P1為：

及約束條件具體包括：

q[1]＝q[N], (7)

其中,q[n]表示在時隙n時無人機的水平位置，a_k[n]表示無人機與地面用戶間的傳輸調度，δ為時隙時間長度，為時隙τ時用戶u_k的可達速率，K為與同一無人機聯接的用戶總數，V_max表示無人機的最大水平速度，約束條件(11)表示無人機周期性地向用戶提供服務。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將所述數學優化模型轉換為帶懲罰項的等價形式，采用基于P-BCD的雙重循環算法處理轉換后的優化模型以獲得次優解，具體包括：

向所述數學問題模型中添加懲罰項，轉化為求解包含大于零的懲罰參數λ的第二懲罰問題模型P2；

在外循環中，不斷更新懲罰參數λ以放大不滿足等式約束帶來的懲罰直至收斂；

在第l次內循環中，采用塊坐標下降(Block Coordinate Descent，BCD)方法、凹凸過程(ConCave-Convex Procedure，CCCP)方法和逐次凸逼近(Successive ConvexApproximation，SCA)方法，近似求解給定懲罰參數λ^l的第二懲罰問題模型P2。

5.根據權利要求4中任一所述的方法，其特征在于，所述第二懲罰問題模型P2具體為：

及約束條件為公式(5)～(8)，公式(10)～(12)

其中，q[n]表示在時隙n時無人機的水平位置，r_k[n]表示用戶u_k在時隙n時的視頻播放速率，a_k[n]表示無人機與地面用戶間的傳輸調度，K為與同一無人機聯接的用戶總數，N為總時間范圍T內時隙的總個數，λ是大于零的懲罰參數。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，將第二懲罰問題模型P2分解成兩個子模型，分別為給定傳輸調度下的播放速率分配和無人機軌跡優化子模型，以及給定播放速率分配和無人機軌跡下的傳輸調度優化子模型。