[发明专利]一种基于干扰的超密集系留无人机基站高度调节方法

说明书

本发明公开了一种基于干扰的超密集系留无人机基站高度调节方法，对于处在同一频段的多无人机的通信链路，建立干扰信道平均场博弈模型，基于群体状态平均来描述与其他成员相互作用的动态方程，通过不断迭代更新得到高度调节速度的最优控制；本发明以平均场近似的方法得到所有系留无人机基站对某用户造成的和干扰信号强度，通过从系统方程中获得最优控制即速度矢量，推导出每个无人机的最优高度调节方案，通过数值结果显示了控制周期内所有系留无人机基站在不同状态下的行为特征。

【技术领域】

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于干扰的超密集系留无人机基站高度调节方法。

【背景技术】

近年来，随着无线移动通信系统的演进发展，无人机通信在国内外引起了广泛的研究关注。无人机自身独有的特点能够有效地解决传统通信中地面小区基站无法快速部署、造价昂贵、对特殊场景适应能力较差等诸多难题。因此，无人机可以通过搭载基站模块单元作为空中基站部署，进一步实现地面热点小区的通信覆盖功能。相比传统的固定式基站网络覆盖，无人机通信网络具有机动灵活等不可替代的优势，因而在军事和民用等各种领域有着巨大的应用潜力。可用于空中通信基站载体的无人机种类繁多，而在实际应用中，系留无人机这一种具有专用电源系统、特定定制电缆供电及传输，可在一定载荷下长时间悬停的空中平台往往受到更多的青睐。系留无人机式具有携带方便、开设迅速、操作简单的特点，可实现大范围通信覆盖。根据绞车的固定位置不同可分为地面固定式、车载移动式和便携移动式三种工作方式以适应各种工作环境的需求。

然而，在利用系留无人机进行辅助通信方面还有很多问题，在密集无人机基站网络中，用户往往受到其他基站的共信道干扰，如何在无人机基站端实现有效的干扰控制是一个具有挑战性的问题。在无人机空对地通信中，影响通信质量的一大关键即是信道条件，根据系留无人机的供电与控制上的优势，其能够进行较为实时的高度控制来对信道条件进行调节，使得其满足所服务用户的通信质量。而当用户处于超密集无人机基站网络中时，其不可避免会受到来自其他无人机基站的干扰信号，干扰信号强度影响着用户的通信质量，服务该用户的基站应当根据当前用户干扰环境，进行相应控制来满足用户通信质量。

如在文献1“Drone small cells in the clouds:Design,deployment andperformance analysis[IEEE Global Communications Conference(GLOBECOM)SanDiego,CA,Dec.2015].”中考虑到低空平台，其研究了无人机小蜂窝的下行覆盖性能。此外，每个无人机小蜂窝都可以计算出其最佳高度。

文献2“Placement optimization of UAV-mounted mobile base stations[IEEECommun.Lett.,vol.21,no.3,pp.604-607,Mar.2017]”考虑了无人机基站的最优3D位置规划问题来最大化网络效能。然而其需要依靠收集地面控制站所提供的全局环境信息。

文献3“3-D Placement of an unmanned aerial vehicle base station(UAV-BS)for energy-efficient maximal coverage[IEEE Wireless Comm.Lett.,,vol.6,no.4,pp.434-437,Aug.2017.]”提出了一种使得无人机基站通信覆盖最大化的位置定位算法。同样地，这种方法也依赖于全局信息。

专利公开号为CN 108092729 A中，发明人设计了一种无人机通信抗干扰系统，提出了无人机通信中的抗干扰模型以及一种斯坦伯格博弈梯度算法。发明人依靠该算法，使得无人机与用户通信时，智能干扰机根据无人机用户的传输功率，将其自身传输功率调整至最优，用户再根据干扰机的功率调整进行自身的功率控制；两者循环交替直至无人机用户和智能干扰机均收敛至最优传输功率。其采用的是传统蜂窝通信系统的功率控制的方式来进行干扰的控制，没有体现出无人机基站可移动的优势。

【发明内容】