[发明专利]一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法

权利要求书

1.一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，地面蜂窝网作为主网络为主用户提供通信服务，无人机网络作为次级网络为次级用户提供数据连接，两个网络之间采用认知无线电技术实现共享频率资源以提高频谱效率，所述方法具体包括以下步骤：

步骤a:无人机通过定位系统获取用户的准确位置信息；

步骤b:根据所获得的用户的准确位置信息，对其服务范围内的次级用户进行筛选与分组，保证在每个时隙内服务一组次级用户，同时结合时分多址的方式服务所有用户；

步骤c:在给定时隙内，以无人机次级网络的总能效最大化为准则，考虑对主用户的干扰功率约束和无人机总传输功率约束，对无人机波束成形权矢量和发射功率进行联合优化设计；

步骤d:采用低复杂度的迫零方法获得波束成形权矢量；

步骤e:基于所获得的波束成形权矢量，采用Dinkelbach方法和拉格朗日乘子法相结合的方法得到最优的功率分配方案，实现组内用户数据的高效传输。

2.根据权利要求1所述的基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，所述步骤a具体包括以下步骤：

计算出用户相对于无人机的俯仰角θ和方位角无人机与用户之间的信道矢量具体可以表示为：

其中，ρ为小尺度衰落，和分别表示平面阵在X轴和Y轴的阵列导向矢量，可以分别表示为：

其中，θ和分别表示用户相对于均匀平面阵的俯仰角和方位角；β＝2π/λ，λ为载波波长；d₁和d₂分别表示天线阵列在x轴方向和y轴方向的相邻阵元间距；N₁和N₂分别表示天线阵列在x轴方向和y轴方向的阵元数量；T表示转置。

3.根据权利要求2所述的基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，所述步骤b具体包括以下步骤：

步骤b1：定义次级用户和主用户信道的相关性为

其中，θ_i表示第i个次级用户相对无人机的俯仰角，表示第i个次级用户相对无人机的方位角，表示第i个次级用户的信道矢量，θ_p表示主用户相对无人机的俯仰角，表示主用户相对无人机的方位角，表示主用户的信道矢量，|·|表示元素的绝对值，||·||表示向量2-范数，H表示共轭转置；

初始化筛选门限值δ_p，循环次数i＝1和筛选集合T_p；

步骤b2：计算第i个次级用户的信道矢量和主用户的信道矢量的相关性，若则T_p＝T_p∪{i}；

步骤b3：更新循环次数i＝i+1；

步骤b4：如果iM，循环结束，进入步骤b5；否则执行步骤b2；M为次级用户数量；

步骤b5：基于无人机与次级用户间欧几里得距离对筛选出的K个用户进行距离的由近到远排列，并将前S个用户分别作为S个用户组的中心用户；

步骤b6：计算余下的K-S个次级用户与每个组中心用户的信道相关性，将剩下的次级用户依次分配到与中心用户的相关性数值最小的用户组。