1.一种多天线无人机视频传输系统QoE最大化方法,其特征在于包括:构建多天线无人机视频流传输架构,并运用基于ZF的波束成形以消除多个地面用户间的干扰,以同时为多个地面用户同时提供视频服务;
根据小尺度衰落和大尺度信道功率增益,构建信道模型,采用下界表达式以获得最坏情况下的可达速率;
根据视频播放速率和视频抖动,确定用户QoE模型;
基于优化无人机轨迹、多天线传输调度和视频播放速率分配,根据最大化所有用户QoE的最小值模型,确定数学优化模型P1及约束条件;
将所述数学优化模型转换为带惩罚项的等价形式,采用基于惩罚的块坐标下降法(Penalty Block Coordinate Descent,P‑BCD)的双重循环算法处理转换后的优化模型以获得次优解;
所有用户QoE的最小值模型具体包括:
其中,n为时隙序列号,N为总时间范围T内时隙的总个数,ρ是平衡视频质量和视频抖动的权重因子,θ和β是取决于具体应用的常量参数,rk[n]表示用户uk在时隙n时的视频播放速率, 是与用户uk屏幕尺寸相关的需求播放速率;
所述数学优化模型P1为:
及约束条件具体包括:
q[1]=q[N], (7)
其中,q[n]表示在时隙n时无人机的水平位置, ak[n]表示无人机与地面用户间的传输调度,δ为时隙时间长度, 为时隙τ时用户uk的可达速率,K为与同一无人机联接的用户总数,Vmax表示无人机的最大水平速度,约束条件(11)表示无人机周期性地向用户提供服务。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述数学优化模型转换为带惩罚项的等价形式,采用基于P‑BCD的双重循环算法处理转换后的优化模型以获得次优解,具体包括:向数学问题模型中添加惩罚项,转化为求解包含大于零的惩罚参数λ的第二惩罚问题模型P2;
在外循环中,不断更新惩罚参数λ以放大不满足等式约束带来的惩罚直至收敛;
在第l次内循环中,采用块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)方法、凹凸过程(ConCave‑Convex Procedure,CCCP)方法和逐次凸逼近(Successive Convex lApproximation,SCA)方法,近似求解给定惩罚参数λ的第二惩罚问题模型P2。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第二惩罚问题模型P2具体为:及约束条件为公式(5)~(8),公式(10)~(12)其中,q[n]表示在时隙n时无人机的水平位置, rk[n]表示用户uk在时隙n时的视频播放速率,ak[n]表示无人机与地面用户间的传输调度,K为与同一无人机联接的用户总数,N为总时间范围T内时隙的总个数,λ是大于零的惩罚参数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将第二惩罚问题模型P2分解成两个子模型,分别为给定传输调度下的播放速率分配和无人机轨迹优化子模型,以及给定播放速率分配和无人机轨迹下的传输调度优化子模型。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过利用P‑BCD的第一算法解决所述第一数学优化模型,具体过程如下:0
初始化 λ>0和c>1,设置外循环迭代次数l=0;
在外循环中,不断更新惩罚参数λ以放大不满足等式约束带来的惩罚直至最终收敛;
在内循环中,在给定局部点 下,使用BCD、CCCP和SCA技术求解问题(P2)以获得
l+1 l
其中,设置第一内循环参数:λ =cλ ;第二内循环参数:l=l+1直到第二惩罚问题模型P2的目标值的增幅比例低于预设阈值∈,∈>0。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,具体包括:所述第一算法中的内循环为第二算法,具体包括:在初始化 设置内循环迭代次数r=0后,进行内循环,直到第二惩罚问题模型P2的目标值收敛;所述内循环包括:
在给定局部点 下,求解第四惩罚问题模型P4以获得在给定局部点 下,求解第七数学优化模型P7以获得设置r=r+1;
其中,所述第四惩罚问题模型P4由所述第二惩罚问题模型P2在给定传输调度{ak[n]}下简化得到第三惩罚问题模型P3,又由所述第三惩罚问题模型P3近似得来,所述第四惩罚问题模型P4的目标值是第三惩罚问题模型P3目标值的下界;
以及所述第七数学优化模型P7由所述第二惩罚问题模型P2在给定无人机轨迹{q[n]}和视频播放速率{rk[n]}下,简化为第五惩罚问题模型P5,引入松弛变量{yk[n]}后得到第六数学优化模型P6,再由所述第六数学优化模型P6转化得到;所述第七数学优化模型P7的目标值是第六数学优化模型P6的下界。
7.一种多天线无人机视频传输系统QoE最大化装置,其特征在于,包括:处理器;
用于存储所述处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为执行所述指令,以实现如权利要求1至权利要求6中任一项所述的多天线无人机视频传输系统QoE最大化方法。