利索能及
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专利号: 2022111350573
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于IRS辅助的无人机通信网络构建方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、确定陆地全部基站状态、位置信息,如可用则状态标记为1,损坏则状态标记为

0;

步骤2、确定陆地可用基站所服务用户的信道状态;

步骤3、基于陆地可用基站所服务用户的信道状态对用户分组;具体为:其中,P2是小基站传输功率,R1和R2分别是用户离最近宏基站和最近小基站的距离,B2是连接偏置指数,T是强度阈值参数;

步骤4、根据陆地可用基站所服务用户的信道状态确定无人机IRS位置;

步骤5、基于无人机IRS位置确定无人机IRS分组情况;具体包括如下步骤:步骤51、将用户分为L组,每组用户为Kl,每组初始化质心为步骤52、计算Dist(qu,θl)将用户按最小距离分组;

步骤53、计算每组用户与服务陆基BS最近距离;

步骤54、更新用户组质心

步骤55、Kl是否不在更新,如果是,进入步骤56,如果否,进入步骤52;

步骤56、针对每组用户,在满足(8b,8c,8d)约束下计算能效最优位置{qL};

步骤57、将IRS分为L组,每组初始化质心为{qL};

步骤58、计算Dist(qIRs,qL)将IRS按最小距离分组;

步骤6、更新用户信道状态,并根据最优相移优化反射用户接收信号强度;无人机IRS服务用户的信道状态具体为:‑α ‑α

Ri=P1RsI RIu

其中,P1是宏基站传输功率,α是路损指数,RsI和RIu分别是传输基站到无人机IRS的距离和无人机IRS到用户距离;

基于无人机IRS存在下用户信道状态计算公式为:基于用户直传模型,给定连接无人机BSm,其接收信号强度分别表示为:其中,PD是无人机基站传输信号强度,hd,m是瑞利信道衰落,Rm是无人机BSm和用户u的距离,表示为 lm是无人机BSm和用户u的水平距离,特征用户u所受干扰表示为:其中,hu,k是无人机k和用户u之间的瑞利信道衰落;

基于直传反射联合用户,其接收信号强度表示为:其中, 为陆基BSm‑无人机IRS j‑用户u被反射元素n反射的信道,是IRS j反射元素n基于入射信号的相移,Rm,j是陆基BSm和无人机IRS j之间的距离,表示为 Rj,u是无人机IRS  j和用户u的距离,表示为特征用户u所受干扰为:

基于反射用户,为保证其信号质量,假定IRSj1和IRSj2协作为用户u反射信号,则其接收信号强度分别表示为:其中, 为陆基BSm‑无人机IRSj1‑无人机IRSj2‑用户u的联合反射的信道,Rj1,j2为无人机IRSj1和无人机IRSj2之间的距离,表示为 特征用户u所受干扰为:

基于最优相移的用户接收信号强度表示为:用户信道状态对用户分组具体为:

其中,US表示用户被陆基BS和无人机IRS服务,而UD表示用户被无人机BS服务;

步骤7、根据步骤6用户信道状态给用户分组,确定需要无人机基站服务的用户;

步骤8、在满足相关约束条件下,确立无人机基站飞行轨迹和传输功率参数;无人机IRS网络相关约束计算公式为:Rm≥Rth,m∈M,

(m,u,L)∈Ku,m∈M.

其中,||wu||表示用户u接收端波束赋形,Rth表示用户下行接收速率阈值,θj,n表示无人机j IRS元素n相移范围,λj,n,u为无人机IRS j的反射元素n和用户u的连接情况,Ku表示服务基站为陆基BSm,且与m距离小于L的用户分组模型。