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专利号: 2020102813416
申请人: 洛阳理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:基站与用户匹配;

S11:初始化用户选择和服务信息计算阶段:各基站发射功率为pn,计算相应用户的接入速率和QoE得分;

S111:用户发现所有可用的基站;无人机初始位置按投影位置计算;

S112:用户随机接入一个基站或者接入最近的基站,然后向所有可用的基站报告位置信息和业务类型;

S113:所有基站根据实际的用户接入情况计算基站内用户的传输速率以及用户体验得分,创建服务用户列表,并根据用户体验得分和服务用户列表计算自身服务效用;

S12:用户转移匹配阶段:

S121:基站以增加自身服务效用为目的,根据用户的位置信息向其余可用基站轮询发出用户转移匹配申请或者用户交换匹配申请;

S122:被申请基站根据自身服务效用是否提升来选择接受申请或者拒绝申请,若基站自身服务效用提升则接受申请并更新自身服务用户列表,若自身服务效用降低或者不变则拒绝该申请;

S123:所有轮询完毕,匹配结束;

S2:(基站,用户)二维单元与子信道匹配:使用迭代匹配算法,二维偏好列表;

S21:初始化(基站,用户)‑子信道匹配,根据业务随机选择子信道接入;

S22:根据初始随机接入情况,计算相邻基站的用户MOS得分和,以及信道接入列表;

S23:基站间交互信息,若邻居基站间的MOS得分和提高,则接受信道调换的申请,更新和MOS得分,和信道接入列表;否则,驳回和MOS得分,和信道接入列表保持不变;

S3:功率分配:基于第一、二部分得到用户和子信道的匹配结果,第三部分实现无人机最优位置调整和各基站子信道上的用户分配功率;

S31:假设无人机采用固定发射功率,且通过S2步骤得到需要服务的用户,由于信道容量是信道增益的函数,可求得给定用户分布的最优无人机海拔;无人机和用户终端的平均路径损耗可表示成概率形式:根据需要服务的终端位置,可得最大的服务半径,根据具体的环境设置路损公式参数;

通过 可求得无人机接入的最优高度;

S32:若同一基站的同一信道只有一个用户接入,则给该用户直接分配pn/m;

S33:否则,若同一基站的同一信道有2个及以上用户接入,则按照比例分配功率,所述比例为:QoEn=5‑已得MOS得分;

假设一个信道有3个用户,则第三个用户的功率为:

其中η(0≤η≤1)为衰退因子;

S4:用户接收解码:用户接收到各自信号,在接入的一个以上信道分别解码信号,根据频谱聚合技术最后合成传输信息;

S41:在每一个子信道,根据NOMA协议安排,各基站的用户按顺序一次解码,解码顺序按信道情况 由小到大依次解码,及距离基站最远的用户先解码;

S42:最后,每个用户,把接入子信道的所有信息聚合,得到最后信息。

2.根据权利要求1所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:所述步骤S1之前,建立用户的无人机接入信道模型,具体包括以下步骤:A1:假设一个下行的无人机辅助的蜂窝网络,设置小蜂窝基站表示为SBS={SBS1,SBS2,...,SBSn},无人机集合UAV={UAV1,UAV2,...,UAVl},用户集合表示为UE={UE1,UE2,...,UEk},子信道表示为SC={SC1,SC2,...,SCm};

A2:建立一个准静止低空旋转翼无人机辅助基站UAV‑BS,以提供以半径为Rc米的圆盘状无线覆盖,地面高度为H,垂直投影为Q点;

A3:假设接入2个用户,其距离Q点的距离为Dj,则距离无人机距离为 k∈{用户集},UAV‑BS相对于每个用户的仰角为θk=arctan(H/Dk),k∈{用户集};

A4:则用户的无人机接入信道模型依赖于覆盖区域内建筑物的密度、高度以及使用者与建筑物之间的相对距离定义的环境剖面的位置即仰角,基于概率模型可分为视距传输(Line‑Of‑Sight,LOS)和非视距传输(Non‑Line‑Of‑Sight,NLOS);则用户体验到视距链接的概率为:视距接入概率:

非视距接入概率:Prk(NLOS)=1‑Prk(LOS)。

3.根据权利要求2所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:所述步骤A4中,α和β是与覆盖地区特性相关的常量值,视距接入概率是与仰角成正比的增函数。

4.根据权利要求2所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:用户接入无人机的传输功率为:prx,k(dB)=ptx(dB)‑Lk(dB),其中,

5.根据权利要求4所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:其中,Lk是无人机到用户的路径损耗,η为自由空间路径损耗指数,ψLOS和ψNLOS为物体遮挡形成阴影效应造成的过度损耗,两项均服从正太分布,其均值和方差取决于仰角和环境相关的常数值。

6.根据权利要求4所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:综合LOS和NLOS链路分析,则无人机和用户终端的平均路径损耗可表示成概率形式:

7.根据权利要求1所述的混合HybridNOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法,其特征在于:所述步骤S2中,具体地包括以下步骤:A1:设定基站用户匹配关系χn,k,子信道和用户匹配关系 基站n在子信道m的叠加编码符号可表示为:其中, 表示基站n在子信道m给用户k的传输符号; 表示基站n在子信道m给用户k分配的传输功率;

A2:用户k接收到的信号可表示为三部分的组合:基站n在子信道m的传输信号,其它基站在子信道m的传输信号即对用户k的累加干扰,白噪声。