[发明专利]一种基于无人机中继的小区间业务卸载方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于无人机中继的小区间业务卸载方法及系统，构建包含小区Cell‑1，小区Cell‑2，1个通信用无人机的小区通信网络模型；基于通信节点之间的网络模型构建通信节点之间信息传输机制；基于通信网络模型与信息传输机制，确立基站、无人机以及用户之间的传输速率；基于通信节点间的信道容量建立约束机制；根据约束机制构建全部用户传输速率均衡的优化目标与约束条件，确定优化问题；基于基站、无人机以及用户之间的传输速率以及优化目标与约束条件，采用分支定界算法求解优化问题，求解公平原则下的用户分配方案，在保证用户公平的条件下完成业务卸载。本发明在保证用户公平性的条件下，选择出最优的用户分配方案，为用户带来更高的传输速率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于无人机中继的小区间业务卸载方法及系统。

背景技术

随着移动通信的飞速发展，通信业务需求的激增成为未来移动通信发展的机遇和挑战。由于地面基站的覆盖范围通常是固定的，所以通信网络中通常会存在负载不均匀的问题。业务卸载作为通信产业面临的的一大问题亟需一种新的解决方案。无人机通信网络相对于基于地面基站的通信网络可以更加灵活地部署，通过对无人机空间位置的动态调整还可以更大限度地使其适应通信环境，为通信性能的提高带来了新的可能性。将无人机通信系统引入到小区间业务卸载的解决方案中看可以很好的辅助基站进行业务卸载。

现有针对小区间的业务卸载方案，通过建立一个小区宏蜂窝网络，通过在基站处提高传输功率的方式将业务更好的从相邻小区中获取，但是该技术会造成大量的功率浪费，其次通过获取临近小区的资源并没有保证临近小区的每个用户的速率需求，宏观上看确实提高了获取到的业务量，但各个用户间的均衡并没有得到保障。

现有采用一个放大转发中继器，建立两小区多用户的业务卸载系统，能够完成业务卸载的工作。为了保证用户的公平性，提出了一种基于仿生算法的优化算法。该技术使得用户间的业务流量有了一定的公平性，但小区获取的总业务流量有很大的损失。此外该方案中的中继器是一种固定节点，节点较少时无法保证多个小区间的流量卸载业务，若是建设多个中继器则会在不需要业务卸载时出现闲置的情况，造成很大的浪费。显然该技术没有很大的应用价值。

现有一种使用无人机中继建立了一套业务卸载系统，使系统的用户公平性有了一定的保障，同时也能及时的通过无人机进行移动连接，不会造成闲置的情况。但是该技术在实现时，没有对需要接入邻近基站的用户进行合理的分配，仅仅在用户与邻近基站的距离方面进行了简单的分配，同时也没有进行无人机的位置优化。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)造成大量的功率浪费，没有保证临近小区的每个用户的速率需求。

(2)获取的总业务流量有很大的损失，设备的闲置问题比较严重。

(3)没有对需要接入邻近基站的用户进行合理的分配，没有对设备进行位置优化。

现有技术一通过研究了一种小区间的业务卸载方案，其中建立了一个小区蜂窝网络，通过在基站处提高传输功率的方式将业务更好的从相邻小区中获取，但是该技术会造成大量的功率浪费，其次通过获取临近小区的资源并没有保证临近小区的每个用户的速率需求，宏观上看确实提高了获取到的业务量，但各个用户间的均衡并没有得到保障。

解决上述技术问题的难度：

现有技术一：建立的小区蜂窝网络，通过在基站处提高传输功率的方式将业务更好的从相邻小区中获取，但是该技术会造成大量的功率浪费，选择一种更加合理的中继方式是提高卸载效率的关键。其次需要对接入的用户进行选择，让各用户的公平性能够有一定的保障。

现有技术二：由于卸载业务的不确定性，首先是要使用一种更合理的设备，使得设备的闲置率降低，避免成本过高，其次是保证用户公平性的同时还要对用户的传输速率要一定的保障，尽量增加系统的总传输速率。