[发明专利]一种基于可重构智能表面增强无人机通信的方法

权利要求书

1.一种基于种基于可重构智能表面增强无人机通信的方法，该方法用于可重构智能表面辅助无人机的多输入单输出的多用户下行链路通信系统，系统中具有无人机基站、L个RIS、K个用户，无人机配备N_A个天线为总共K个单天线用户提供无线服务，无人机基站和移动用户之间的直接链接会遭受阴影衰落，可重构智能表面部署在周围建筑物的外立面上，智能反射面具有M_l个反射元件，以通过提供虚拟链接来帮助基站克服从基站到用户不利的传播条件,第l个RIS部署M_l；定义无人机到用户的信道为h_AU,k、无人机到第l个IRS的信道为H_AR,l、第l个IRS到用户k的信道为G_RU,l,k；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、以工作在地面的多个合法用户为收发节点、可重构智能表面部署在周围建筑物的外立面上构建通信系统模型、并确定通信系统模型的瞬时信噪比和吞吐量；

步骤二：根据瞬时信噪比和传输速率，构造最大化用户最小吞吐量为目标的优化问题；

步骤三：根据固定RIS的部署，采用交替优化对最大化用户最小吞吐量目标问题进行求解，得到RIS波束成形局部最优策略；

步骤四：基于步骤步骤三得到的UAV-RIS波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到无人机轨迹的Q的局部最优策略；

步骤五：基于步骤步骤三得到的UAV-RIS波束成形局部最优策略和步骤步骤四无人机轨迹的Q的局部最优策略，通过对偶拉格朗日求解发射功率P的局部最优策略；

步骤六：基于步骤三RIS波束成形局部最优策略、步骤四无人机轨迹的Q的局部最优策略和步骤五发射功率P的局部最优策略，通过反复交替优化框架重复执行步骤步骤三至步骤五，迭代更新直至RIS波束成形优化策略、无人机轨迹的Q的局部最优策略和发射功率P的局部最优策略以及系统吞吐量收敛，得到通信网络模型中的最优传输策略。

2.根据权利要求1所述的基于可重构智能表面增强无人机通信的方法，其特征在于，步骤步骤一中首先通过通信系统模型分析各节点间的信道增益模型，根据信道增益模型确定通信系统模型的瞬时信噪比，根据瞬时信噪比确定吞吐量。

3.根据权利要求2所述的基于可重构智能表面增强无人机通信的方法，其特征在于，所述的瞬时信噪比的表达式如下：

其中，p_k是发射功率，H_AR,l，h^H_AU,k，G^H_RU,l,k表示相对应的信道状态矩阵，σ²_k是背景噪声功率，Θ_l是RIS的反射系数矩阵；

所述吞吐量的表达式如下：

C_k＝log₂(1+γ_k)。

4.根据权利要求3所述的基于可重构智能表面增强无人机通信的方法，其特征在于，步骤二中最大化用户最小吞吐量为目标的优化问题的表达式如下：

s.t.C1:

C2:

C3:

C4:

C5:tr((H^H_AU+G^H_RUΦH_AR)⁺P(H^H_AU+G^H_RUΦH_AR)^+H)≤P_max

C6:p_k[n]≥0

其中，C为吞吐量，无人机二维水平坐标q[n]＝(x[n],y[n])^T，θ_m为反射元件的相移。