[发明专利]一种基于梯度投影法的无人机时频资源分配方法

说明书

本发明提供了一种基于梯度投影的无人机时频资源分配方法，并包括如下步骤：确定无人机数量，设定系统授权信道集合，设定系统最大功率上限以及其他环境参数；构造频谱分配矩阵和邻道干扰矩阵引入原问题，利用问题结构特性对原本复杂难解的max‑min混合规划问题进行简化；提出一种梯度投影的迭代算法来解决上述问题；地面控制站根据各无人机的最大SINR值并通过遥控信道对无人机进行功率和信道分配，完成无人机时频资源分配方法设计。本发明的有益效果是：所示基于梯度投影的无人机时频资源分配方法在提升各无人机接收到控制信号的可靠性且保证系统最大消耗功率约束的前提下，实现有限频谱资源的合理分配。

技术领域

本发明属于无人机通信技术领域，具体为一种基于梯度投影法的无人机时频资源分配方法。

背景技术

随着感测技术的和计算能力的提升，无人机逐渐在诸如城市搜索、军事侦察和农业监督等应用中成为普遍的选择。然而，由于无人机无线业务需求呈现指数型增长和频谱资源紧张等挑战，无人机通信面临着严峻的考验。同时，多无人机的协同作业也带来了许多需要考虑的挑战。其中，一个关键的技术挑战是，无人机通信的安全性和稳定性需要控制信号本身具有一定的鲁棒性，而控制信号的质量对信道变化和干扰是非常敏感的；另一个挑战是，通信的可用资源通常是有限性会加剧潜在的相互干扰影响。

然而，现有的工作都没有研究过如何提高无人机频谱资源利用以及多无人机系统对有限时频资源的分配。实际上，无人机的控制信号接收不仅受到通信信道的链路质量的影响，痛死也很容易受到潜在干扰的影响。因此，在无人机通信系统中，为了实现提高通信容量且保证通信质量，避免信道拥挤和相互干扰，对无人机时频资源进行合理分配是必不可少的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种基于梯度投影法的无人机时频资源分配方法。

本发明的技术方案如下：一种基于梯度投影法的无人机时频资源分配方法包括如下步骤：

步骤1：初始化无人机数量M、系统最大功率上限P_max、无人机k与地面控制站(BS)之间的距离d_k,BS，其中，M为正整数，且

确定系统授权频道数量N、基准频率设定系统备选频道集合其中，N为正整数，Δf_i表示第i信道的载波频率与基准频率的间隔；

利用基于功率谱探测的频谱感知方法进行信道扫描得到不同信道间的邻道干扰系数其中，表示频率f₁和频率f₂之间的干扰系数，确定LoS路径损耗系数η_LoS，NLoS路径损耗系数η_NLoS；设定无人机k的传输功率为p_k，且所对应的噪声值为

步骤2：引入时频资源块分配矩阵对每个无人机k，建立时频占用矩阵其中，表示无人机k占用j时隙时的i信道，表示不占用；定义向量f＝[Δf₁,...,Δf_N]^T；

无人机k在j时隙占用的信道频率表示为其中，列向量e_j表示除第j个元素为1其他元素均为0的单位向量；设定邻频干扰系数对称矩阵W，其中W_i,n表示W的元素，表示频率f_i和频率f_n之间的干扰系数；

则无人机k和无人机m在第j个时隙所占用信道之间的邻频干扰系数可表示为：

其中，m、i、j均为正整数；