[发明专利]一种基于平均场型博弈的多类型无人机移动基站部署方法

说明书

本发明的目的是公开一种基于平均场型博弈的多类型无人机移动基站部署方法，对于多性能无人机作为空中移动基站的对地通信系统，充分考虑不同类型无人机移动基站的部署决策对整个系统状态演进的影响，建立平均场型博弈系统模型，通过数值解法得到多无人机移动基站的最优部署方案；其中，多个无人机空中移动基站的性能差异性体现在飞行速度以及服务半径两个方面，将这些不同参数引入平均场项中来描述与其他无人机移动基站的相互作用的状态方程以及成本函数。解决了实际工程应用中多类型无人机移动基站对地通信网络下部署能耗大的问题。

【技术领域】

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于平均场型博弈的多类型无人机移动基站部署方法。

【背景技术】

近年来，由于无人机成本低廉、灵活性较强的特点，更加广泛的应用于日常生活中。无人机作为空中移动基站，为地面用户设备提供无线通信覆盖，或作为附加的辅助基站服务地面用户以提高无线网络的容量。与于传统的地面通信网络相比，无人机移动基站可迅速建立通信链路，随时通过调整无人机的飞行策略改变通信覆盖区域以及网络容量，同时无人机移动基站平台利用空中优势，可以更好的避开障碍物，与用户建立起良好的通信链路，并且无人机移动基站可以轻松的实现通信设备的更新换代，提高通信质量。与在自然灾害中极易受严重破坏的固定基站相比，无人机移动基站更加易于部署，可针对目标区域提供紧急通信。考虑到应急事件的突发性以及用户业务请求的不确定性，无人机基站的合理部署已经是解决这些问题的一个高效方案。

然而，目前无人机作为空中移动基站仍然面临着很多挑战。单个无人机的部署需要考虑无人机的高度对于部署区域大小的影响、无人机移动基站通信发射功率对通信质量的影响。在需要部署多个无人机移动基站来满足用户通信需求的场景中，每个无人机移动基站携带能量以及消耗成本的差异将直接影响到无人机移动基站飞行策略的决定。因此，在更多的工程应用中，部署多个不同性能的无人机移动基站用以实现空对地通信更符合现实场景，而面对超密集网络下的多用户需求，解决大量的不同性能的无人机移动基站的部署问题将会产生更大的现实意义。

在文献1“Efficient 3-D placement of an aerial base station in nextgeneration cellular networks[IEEE International Conference on Communications,May.2016.]”中提出了单个无人机作为空中移动基站服务多个地面用户，并建立三维无人机部署模型，解决单个无人机基站的部署问题。该方法只分析单个无人机移动基站的覆盖模型，没有涉及多无人机移动基站协同对地通信的特点，模型简单。

专利公开号为CN108616302A中，发明人设计了一种功率控制下的无人机多重覆盖模型及部署方法，提出了对地通信的势能博弈模型。所提方法主要是：首先构建无人机移动基站多覆盖部署模型，参与者是无人机群网络内所有无人机基站；然后各无人机移动基站构建自己的状态集，并将其他无人机划分为邻居和非邻居无人机；接着计算最大化传输功率下的最优覆盖，得出最优覆盖策略；最后在最优覆盖策略下，进行当前覆盖部署下的功率控制，得出最优功率策略。其采用的是同性能多个无人机移动基站覆盖模型，没有体现出实际工程应用中无人机移动基站性能的差异性。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于平均场型博弈的多类型无人机移动基站部署方法，以解决实际工程应用中多类型无人机移动基站对地通信网络下部署能耗大的问题。

本发明采用以下技术方案：一种基于平均场型博弈的多类型无人机移动基站部署方法，其特征在于，对于多性能无人机作为空中移动基站的对地通信系统，充分考虑不同类型无人机移动基站的部署决策对整个系统状态演进的影响，建立平均场型博弈系统模型，通过数值解法得到多无人机移动基站的最优部署方案；

其中，多个无人机空中移动基站的性能差异性体现在飞行速度以及服务半径两个方面，将这些不同参数引入平均场项中来描述与其他无人机移动基站的相互作用的状态方程以及成本函数。