[发明专利]一种认知无人机网络中高效的频谱共享方法及系统

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种认知无人机网络中高效的频谱共享方法及系统，当无人机飞行至保护区外时，发生漏检且主用户接收机收到的无人机信号功率与主用户信号功率之比大于一定门限时，主用户接收机掉线，在hybrid模式下无人机发射功率和感知性能联合调整以满足掉线概率约束；多架无人机的感知信号发送给中心无人机，中心无人机判决主用户空闲与否；通过对感知时间、中心无人机判决门限和无人机发射功率的联合优化使得网络吞吐量最大化。本发明实现频谱资源在空时频域下的高效利用，提高无人机通信网络的频谱利用效率和吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种认知无人机网络中高效的频谱共享方法及系统。

背景技术

目前，无人机通常使用未经许可的频段(如IEEE S波段、IEEE L波段、工业科学和医疗(ISM：Industrial Scientific Medical)波段)，并使用静态的频谱分配政策。而一些无线网络(如WiFi、Wimax、蓝牙等)也共存于无人机的工作频段。由于这些因素的影响，无人机的工作频段将变得过于拥挤，无人机将很快面临频谱短缺问题。无人机上装备认知传感器可以连续不断地感知周围的无线环境，在不影响主用户的前提下择机利用这些空闲频谱，从而提升频谱利用率，有效缓解频谱资源匮乏的局面。

无人机可以通过频谱感知或者功率控制利用授权频谱。对于感知-接入方案，无人机首先感知主用户的状态，当主用户空闲时传输数据；对于功率控制方案，无人机不需要感知频谱，只需要合理分配功率使其对主用户的干扰低于一定的门限即可。考虑将感知和功率控制相结合，感知性能和无人机发射功率可以同时调整满足主用户掉线约束。针对飞至不同位置的无人机提出不同的频谱接入方案，以有效保护主用户，提升无人机网络的吞吐量。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前无人机通信频谱短缺，缺乏不同位置下的频谱接入方案优化以及功率分配和感知接入的联合分析。

解决以上问题及缺陷的难度为：

由于无人机的高机动性且租用授权频谱成本较高，无人机租用频谱并不可行。高机动性是无人机的一大特点，给无人机通信带来了新的问题。基于认知技术的无人机在不同的频段上飞行，这些频段随时间和空间的变化而变化。因此，一个区域内可用的频谱在另一个区域未必可用。当无人机飞至距离主用户较近时，无人机即使以小功率发射信号也可能导致主用户掉线。这种场景下若使用功率控制方案，频谱效率就会很低。当无人机网络和主用户网络距离较远时，由于路径损失的影响，若使用感知接入方案，感知信噪比较小将影响感知性能，进一步影响系统吞吐量。

解决以上问题及缺陷的意义为：

作为一种新的智能无线通信技术，无人机上装备认知传感器可以连续不断地感知周围的无线环境，在不影响主用户前提下择机利用这些空闲频谱，有效缓解频谱资源匮乏的局面。在多机协作感知中，无人机上配置的传感器将频谱感知信息传递到中心机，由中心机做出全局决策。或者多架无人机相互交换信息，进行协作并得到全局信息，有利于提升感知性能，进一步提升无人机系统的吞吐量。研究地理位置信息辅助的联合感知频谱接入-功率配置机制，分析无人机不同位置对传输模式的影响，给出无人机不同位置下的资源分配优化算法，有利于频谱利用效率的提升。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种认知无人机网络中高效的频谱共享方法及系统。

本发明是这样实现的，一种认知无人机网络中高效的频谱共享方法，所述认知无人机网络中高效的频谱共享方法包括：

第一步，当无人机飞行至保护区外时，发生漏检且主用户接收机收到的无人机信号功率与主用户信号功率之比大于一定门限时，主用户接收机掉线，hybrid模式下，无人机发射功率和感知性能联合调整以满足掉线概率约束；