[发明专利]无人机集群网络通信方法

说明书

本发明提供一种无人机集群网络通信方法，方法包括：获取基于非正交多址通信的无人机集群网络中待求解优化问题的优化变量的初值；根据预设凸优化问题求解工具和待求解优化问题的优化变量所遵循的目标约束条件，采用迭代的方法对待求解优化问题的优化变量进行优化，以获取无人机集群网络中对于小尺度分布平均的最小用户速率和最优功率分配方案。本发明提供的无人机集群网络通信方法，相较已有的传统OMA方案和基于发端已知完整信道信息优化功率分配的NOMA方案，能够有效提高平均最小用户速率，从而显著提升无人机通信系统的吞吐率，实现无人机通信系统的高效多址接入。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无人机集群网络通信方法。

背景技术

采用无人机通信系统实现广域覆盖，需要考虑选取合适的多址方式。广域通信系统中，用户呈现稀疏分布的特征，因此用户之间的信道衰落水平相差较大。如果采用传统的正交多址方式(OMA)，如时分多址(TDMA)和正交频分多址(OFDMA)等，在保证用户公平性的前提下，系统的吞吐率会受到信道衰落最大的用户的传输速率限制，对信道资源的利用率较低。

在NOMA无人机通信系统中，为了最大化用户的最小传输速率，需要对用户的功率分配方案进行优化。当前关于NOMA无人机通信系统的研究主要有两方面局限性。其一是当前工作大多考虑单无人机的功率分配问题，而在多无人机系统中考虑每个无人机只对部分用户进行覆盖，从而简化成多个单无人机问题，缺少多无人机协同传输下的功率分配问题的相关研究；其二是当前的绝大多数研究工作在优化功率分配时假设发端已知完整的信道信息，然而在实际情况中，无人机和用户的位置都可能快速变化，实时获取完整信道信息的难度较大。

发明内容

本发明提供的无人机集群网络通信方法，用于克服现有技术中存在的上述问题，能够有效提高平均最小用户速率，从而显著提升无人机通信系统的吞吐率，实现无人机通信系统的高效多址接入。

本发明提供的一种无人机集群网络通信方法，包括：获取基于非正交多址通信的无人机集群网络中待求解优化问题的优化变量的初值；

根据预设凸优化问题求解工具和所述待求解优化问题的优化变量所遵循的目标约束条件，采用迭代的方法对所述待求解优化问题的优化变量进行优化，以获取所述无人机集群网络中对于小尺度分布平均的最小用户速率和最优功率分配方案；

其中，所述待求解优化问题的优化变量包括每台无人机分别分配给第一用户的第一功率、每台无人机分别分配给第二用户的第二功率和预设中间优化变量；

所述预设中间优化变量包括预设第一中间优化变量、预设第二中间优化变量和预设第三中间优化变量；

所述对于小尺度分布平均的最小用户速率是根据发送端的大尺度信道信息和小尺度分布信息确定的。

根据本发明提供的一种无人机集群网络通信方法，所述获取基于非正交多址通信的无人机集群网络中待求解优化问题的优化变量的初值，包括：确定所述预设第三中间优化变量的初值、预设第一中间优化子变量的初值、预设第三中间优化子变量的初值和预设第五中间优化子变量的初值；

根据每台无人机的最大发射功率确定所述第一功率的初值和所述第二功率的初值；

根据所述每台无人机的最大发射功率、所述无人机集群网络中无人机总数、预设系统噪声方差和无人机到第一用户的大尺度信道衰落的最大值，确定预设第二中间优化子变量的初值；

根据所述每台无人机的最大发射功率、所述无人机集群网络中无人机总数、所述预设系统噪声方差和无人机到第二用户的大尺度信道衰落的最大值，确定预设第四中间优化子变量的初值；

根据所述每台无人机的最大发射功率、所述无人机总数、所述预设系统噪声方差、每台无人机到第一用户的大尺度信道衰落和所述预设第一中间优化子变量的初值，确定预设第六中间优化子变量的初值；