[发明专利]一种干扰最小化的移动组网方法与系统

权利要求书

1.一种干扰最小化的移动组网方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. 无人机通过无线中继方式与地面基站建立连接与通信；

S2. 无人机之间通过无线自组网方式建立连接与通信；

S3. 多架无人机协作组成蜂窝网络为用户提供无线网络服务；

S4.无人机接收由用户设备返回的接收信号强度信息，并测量用户设备信号的波束到达角度信息；

S5. 无人机之间共享步骤S4中测量的信息，对于特定的一架无人机，将其服务用户的蜂窝网络信号作为有用信号，并且将其他无人机蜂窝网络信号作为干扰信号，运用移动干扰对齐和波束成形的方法，将信号主瓣对准服务用户的来波方向，零陷对准干扰信号的来波方向，从而找到一个最佳悬停位置；

S6. 当用户设备位置发生变化时，重复步骤S4、S5，重新找到最佳悬停位置。

2.根据权利要求1所述的移动组网方法，其特征在于，在所述步骤S1中，无人机通过无线中继方式与地面基站建立连接与通信，链路频率与子基站与用户之间通信的频率不同。

3.根据权利要求1所述的移动组网方法，其特征在于，所述步骤S3中，多架无人机协作，分布式控制方式决定各无人机的飞行，每架无人机覆盖一定大小的区域，为所在区域的用户提供无线网络服务，共同组成移动的蜂窝网络。

4.根据权利要求1所述的移动组网方法，其特征在于，所述步骤S4中包括：

S41.用户设备监测无人机信号的强度，并将此信息通过网络反馈给无人机；

S42.无人机接收来自其服务用户的信号，运用MUSIC算法，估算用户设备的来波方向。

5.根据权利要求1所述的移动组网方法，其特征在于，所述步骤S5中包括：

S51. 无人机之间通过自身网络，将步骤S4中所获信息共享；

S52. 利用基于移动的干扰对齐方法，各无人机使用随机爬山算法寻找一个位置，使得其他无人机的蜂窝网络信号在该无人机所在位置的干扰最小；

S53. 利用波束成形技术，使得每一架无人机的信号主瓣对准各自服务的用户，减小对其他用户设备的干扰；

S54. 结合步骤S52和S53，找到一个最佳的悬停位置。

6.一种干扰最小化的移动组网系统，包括：

信号获取模块：无人机配备多天线，采集来自用户设备的信号，同时获得信道状态信息；

信号分析模块：运用MUSIC算法确定用户设备的来波方向；

信号处理模块：利用已知的信号状态信息，运用预编码实现波束成形；

位置寻找模块：运用随机爬山算法，无人机找到一个对于其他无人机干扰较小的位置悬停；

所述信号处理模块包括：

CSI处理单元： 将获取的CSI数据进行平滑处理，以去除信号相干性；

波束成形单元： 基于平滑后的CSI数据，计算赋形矩阵，信号主瓣对准用户信号的来波方向，零陷对准干扰信号的来波方向，减小子基站的放射功率，同时可以减小对其他用户的干扰。

7.根据权利要求6所述的移动组网系统，其特征在于，所述信号获取模块包括：

采集单元：无人机采集收到的无线信号，根据设备的工作频率，使用带通滤波器过滤噪声及带外干扰信号，得到待处理信号，同时获取物理层的信道状态信息。

8.根据权利要求6所述的移动组网系统，其特征在于，所述信号分析模块包括：

提取主路径信息单元：利用多径信号在时域上的色散，功率延迟分布特性被用来分离通过不同路径达到接收天线的多径成分，设定一个功率阈值，将上述用户信号各路径信号大于该阈值的认为是主路径信息；将主路径信息通过傅里叶变换从时域转到频域；

到达角度计算单元：根据信号达到天线阵列的相位偏移，可以计算信号到达不同天线的时间差，利用信号在天线阵列到达时间的不同，运用MUSIC算法可以将用户信号直视路径的到达角度θ求出。

9.根据权利要求6所述的移动组网系统，其特征在于，所述位置寻找模块包括：

场分布计算单元： 对于邻近的无人机，根据已知的位置信息和无线信号在空间中的标准传播模型，估计无线信号在空间中的分布；

位置寻找单元： 无人机运用随机爬山算法，寻找相邻无人机信号强度较弱的位置，并在该位置悬停。