[发明专利]一种无人机搭载智能反射表面协同传输方法

说明书

一种无人机搭载智能反射表面协同传输方法，涉及无线通信的技术领域。初始化系统参数；给智能反射表面的反射单元数目N赋初值，为其取值范围中的随机数，计算智能反射表面反射所消耗的能量；根据分数优化理论更新协同传输系统在安全传输速率约束下的最佳发射功率；在获得最佳发射机发射功率后，更新最佳智能反射表面的反射单元个数；按照降序排列不同高度下的能量效率，则获得最大的能量效率，并获得使其获得最大化的最佳智能反射表面的反射单元数目。本发明采用发射机发射功率、无人机高度和智能反射表面反射单元数目联合优化的算法，提升安全可达速率约束下的无人机搭载智能反射表面系统协同传输的能量效率。

技术领域

本发明涉及无线通信的技术领域，尤其涉及一种无人机搭载智能反射表面协同传输方法的技术领域。

背景技术

无人机通信网络由于其移动性、智能性和轨迹可控等优势，不管是在军事通信还是民用通信中都得到广泛应用。然而，由于空地链路视距通信的开放性以及无人机设备功率限制，使得无人机通信更易被窃听。智能反射表面因其能够提供有效反射而不需要额外消耗转发功率，因此在无线通信中得到广泛关注。在无线通信中，通过无人机搭载智能反射表面协助地面用户传输信号，有效利用无人机移动性和智能反射表面无源转发的优势，可以提升地面用户在被动窃听下的能量效率。

由于一方面无人机可以通过作为空中中继来协助转发地面用户的信号，另一方面搭载在其上的智能反射表面也可以通过无源反射来转发源节点的信号，因此，本发明考虑联合无人机全双工放大转发中继和智能反射表面反射两种协同传输方式，并通过发射机发射功率、无人机高度和智能反射表面反射单元数目的联合优化来最大化地面合法用户在安全可达速率约束下的能量效率。

本发明中提出的无人机和智能反射表面协同传输方法优于只有无人机作为中继放大转发和只有智能反射表面被动反射这两种单一的传输方法，并且发射机发射功率、无人机高度和智能反射表面反射单元数目联合优化的算法优于单一策略优化算法的性能，使得无人机不只是作为搭载工具，也作为协同传输的一种手段，体现了所提算法的优越性。

发明内容

本发明的无人机搭载智能反射表面协同传输方法，采用发射机发射功率、无人机高度和智能反射表面反射单元数目联合优化的算法，提升安全可达速率约束下的无人机搭载智能反射表面系统协同传输的能量效率。

一种无人机搭载智能反射表面协同传输方法，包括以下步骤：

步骤1：初始化系统参数：j,m,n＝0，j为第三层循环迭代的初始值，m为第二层循环迭代的初始值，n为第一层循环迭代的初始值，N_min,N_max表示智能反射表面的反射单元数目最小值和最大值，H_min,H_max表示无人机悬停高度的最小值和最大值，P_min,P_max表示发射机发射功率的最小值和最大值，R_th表示系统的安全容量阈值；

步骤2：第三层循环迭代次数加1：j＝j+1；

步骤3：给智能反射表面的反射单元数目N赋初值，为其取值范围中的随机数，第二层循环迭代次数加1：m＝m+1；

步骤4：计算智能反射表面反射所消耗的功率p_IRS＝Np_r，其中p_r为每个智能反射表面反射所需要的功率；

步骤5：第一层循环迭代次数加1：n＝n+1；

步骤6：根据分数优化理论更新协同传输系统在安全传输速率约束下的最佳发射功率；当循环次数达到最大值时，第一层循环结束；

步骤7：在获得最佳发射机发射功率后，在第二层循环更新最佳智能反射表面的反射单元个数；当循环次数达到最大值时，第二层循环结束；