[发明专利]海上无人机通信覆盖优化方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种海上无人机通信覆盖优化方法及系统，所述方法包括：将所述无人机对应的目标海域划分成多个区域，每个所述区域内包含同样数量的用户终端；基于非正交多址接入技术对任一所述区域进行功率迭代使得各用户终端的可达数据通信速率相等，从而获得任一所述区域内最优公平用户速率；基于所述最优公平用户速率，为所述无人机分配其在各所述区域的信号收发功率，以使得所述目标海域内所有用户终端的可达数据通信速率相等。在传统的平均功率分配情况下，NOMA系统中的公平问题较OMA系统(正交多址系统)更加明显，通过新的功率分配方案不仅有效解决了公平问题，而且有效提升了信道较差的远端用户的通信质量。

技术领域

本发明涉及无线通信中覆盖优化技术领域，尤其涉及一种海上无人机通信覆盖优化方法及系统。

背景技术

近年来，随着海上旅游、海洋工业和渔业等海事活动的迅速发展，我国海洋经济十分活跃，海上用户终端对于海洋通信服务的需求也日益增长。船上旅客和船员等需要宽带互联网技术满足其娱乐及通信需求。海上捕捞及资源开采等行业需要利用宽带通信完成信息化管理，进行数据资料上传以及时频监控等。现有的海上通信系统主要包括卫星通信和岸基通信。卫星通信的高延迟和低速率难以满足通信需求，因此必须基于现有LTE网络建设岸基通信，为用户终端提供宽带服务。

然而，与密集布站的陆上LTE网络相比，海域通信站址选择受限，而沿岸架设的基站多用于服务近海用户终端，覆盖范围有限。因此，岸基通信无法保证沿岸网络的连续覆盖，在覆盖范围内可能存在盲区。在岸基通信基础上，选择无人机、船只和岛屿等作为基站形成多跳网络可以有效扩大覆盖范围。其中，由于位置远离海面且机动性良好，在海上应用无人机作为空中基站可以覆盖更广的区域，并解决盲区的覆盖问题。利用这种方法，可以为较远端的用户终端提供通信服务，收集用户终端待上传数据。海上无人机通信系统如图1所示。

无人机通信中的挑战主要来源于无人机的布局安排和飞行时间的限制。目前，基于无人机建立的通信网络受到广泛关注。许多文献对无人机网络的优化方法进行了重点研究，包括无人机的最佳高度，飞行轨迹等。通过对无人机的飞行高度和轨迹进行优化，可以有效提升通信质量。然而，一些工作忽视了无人机的能量和飞行时间的限制，如何进行有限资源的有效分配成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于NOMA的海上无人机通信覆盖优化方法及设备，用以解决现有技术中用户终端需要手动按键切换视频输出模式的缺陷，实现视频输出模式的自动切换。

本发明实施例提供一种基于NOMA的海上无人机通信覆盖优化方法，包括以下步骤：

将所述无人机对应的目标海域划分成多个区域，每个所述区域内包含同样数量的用户终端；

基于非正交多址接入技术对任一所述区域进行功率迭代使得各用户终端的可达数据通信速率相等，从而获得任一所述区域内最优公平用户速率；

基于各所述区域的最优公平用户速率，为所述无人机分配其在各所述区域的信号收发功率，以使得所述目标海域内所有用户终端的可达数据通信速率相等。

进一步地，所述基于非正交多址接入技术对任一所述区域进行功率迭代使得各用户终端的可达数据通信速率相等，从而获得任一所述区域内最优公平用户速率的步骤，进一步包括：

步骤21，基于P_m,k计算各用户终端可达数据通信速率R_m,k，并获取任一所述区域内各R_m,k中的最小值其中，P_m,k表示在第m个区域内为第k个用户终端分配的所述无人机信号收发功率；R_m,k第m个区域内第k个用户终端的可达数据通信速率；

步骤22，迭代更新第m个区域内分配的无人机信号收发功率i为迭代次数，基于计算迭代后第m个区域内各用户终端可达数据通信速率为并获取中的最小值