[发明专利]能效最优的无人机中继协同通信系统信息传输方法

权利要求书

1.能效最优的无人机中继协同通信系统信息传输方法，其特征在于：所述通信系统包括有源供电的源端节点、多个单天线的无人机中继节点以及多个单天线\多天线的用户节点，除了源端节点，其余节点都通过上一节点收集自身所需的能量，具体方法为：

步骤一、第一个无人机中继节点R₁从源端节点处接收信号，并对接收到的信号进行功率分流处理后，向第二个无人机中继节点R₂和收集能量的节点发送信息和能量，具体流程为：

(1)第一个无人机中继节点R₁从源端节点处接收到的信号y_R1为：

其中，x是发射信号，是无人机中继节点R₁处加性高斯白噪声，服从均值为0方差为的循环对称复高斯分布；

(2)第一个无人机中继节点R₁接收到源节点的信号后，采用功率分流法收集到的能量y_R1,E及接收到的能量的功率分别为：

(3)第一个无人机中继节点R₁接收的无线信号及接收到的信号的功率分别为：

其中是服从均值为0方差为的从射频到基带的转换噪声；

(4)第一个无人机中继节点R₁发送的信号为：

(5)收集能量的节点接收到的能量||y_E||²为：

步骤二、第二个无人机中继节点R₂和收集能量的用户节点在接收来自第一个无人机中继节点R₁的信息后，对信息进行处理以向信息用户节点发送信息，具体为：(1)第二个无人机中继节点R₂接收到的信号为：其中，g～CN(0,1)和分别是第一个无人机中继节点R₁与第二个无人机中继节点R₂的无线信道与非静态抖动信道；为第二个无人机中继节点R₂接收处的高斯白噪声；

(2)第二个无人机中继节点R₂继续采用分流法，分流因子为θ，收集到的能量和信号分别为

其中，z₂是第二个无人机中继节点从射频到基带的转换噪声；

(3)用户节点收到的信号y_D为：

其中，w是预接收矩阵，等于f～CN(0,1)和是从第二个无人机中继节点R₂到收集能量的用户节点无线信道和非静态抖动无线信道，是第二个无人机中继节点从射频到基带的转换噪声的方差；是收集信号的用户节点处的高斯白噪声；

步骤三、经过以上传输后，根据用户节点处的信噪比SNR_I，以提高整体系统能效为目标，并在满足收集能量的节点自身所需能量的条件下，建立以下数学模型并对该模型求解得到最优解即为能效最优的无人机中继协同通信系统信息传输方法：

其中α₀0是预先设置的阈值，其定义了从目标节点获取的最小能量；a0和b0为考虑了功率转换效率和硬件电路功耗成本的功耗模型参数；h～CN(0,1)是从源端节点到无人机中继节点R₁的无线信道，服从均值为0方差为1的循环对称复高斯分布；是从源端节点到无人机中继节点R₁的非静态抖动误差，该误差源于无人机传输过程中形成的，P_S是无人机辅助网络中源节点的发射功率；0ρ1是功率分流因子；k～CN(0,1)为从中继节点R₁到收集能量节点的无线信道，是从中继节点R₁到收集能量节点的抖动无线信道，为收集能量节点处的噪声的方差，m表示信号接收端的天线数，为第一个无人机中继节点处噪声的方差。

2.根据权利要求1所述的能效最优的无人机中继协同通信系统信息传输方法，其特征在于：所述步骤三中用户节点处的信噪比SNRI为：

其中，σ₃表示收集信号的用户节点处高斯白噪声的方差。