利索能及
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专利号: 202410075325X
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,包括步骤:S1、构建UAV辅助物联网设备网络的系统模型;所述系统模型包括C个无人机即UAV,D个物联网设备即IoTD,以及J个子载波;D个物联网设备包括M个AoI容忍设备即ATD,以及N个AOI敏感设备即ASD,AoI指信息时代;无人机充当空中基站,在6G紧急场景中为物联网设备提供服务,物联网设备共享无人机的频谱资源;

S2、基于所述系统模型,建立以EE最大化为目标的随机优化模型:max R

其中,R表示总系统速率,max表示使最大,s.t.表示需满足, 表示任意的; 表示第n个ASN即ASD n在第j个子载波即子载波j上的分配因子, 表示第m个ATD即ATD m在第j个子载波上的分配因子,当 时,表示子载波j被分配给ASD n或ATD m; 表示ASD n在子载波j上到UAV的发射功率, 表示ATD m在子载波j上到UAV的发射功率; 表示子载波j上ASD n和第c个UAV即UAV c之间的信道增益, 表示子载波j上ATD m和UAV c之间的信道增益; 表示在第j个子载波上从ASD n到UAV的可实现传输速率, 表示在第j个子载波上从ATD m到UAV的可实现传输速率; 是ASD n的最小速率阈值, 的th最小速率阈值;I 表示预定干扰阈值;ξ表示ATD的速率概率阈值,ψ表示ASD的速率概率阈值;Pr{·}表示{·}中事件违规的概率,约束C1表示物联网设备和无人机之间频谱共享的约束条件;约束C2表示在AoI容忍服务下保证所有ATD的最小速率阈值约束;约束C3表示一个UAV的频谱能与多个IoTD共享;约束C4表示在AoI敏感的服务要求下的所有ASD的速率约束;

S3、对所述随机优化模型进行简化,获得简化优化模型;

S4、对所述简化优化模型进行求解。

2.根据权利要求1所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,总系统速率R由下式计算:由下式计算:

其中,W表示每个信道的带宽, 分别表示ASD n和ATD m的SINR即信干噪比。

3.根据权利要求2所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于, 由下式计算:其中, 是ASD n在子载波j上到UAV的信道增益, 是ATD m在子载波j上到UAV的信2

道增益,σ表示噪声功率和无人机干扰之和;

由下式计算:

4.根据权利要求3所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述简化优化模型表示为:max R‑μE,

其中,μ表示采用Dinkelbach方法引入的辅助变量, 表示系统的功率总和,pcir表示系统中所有移动设备的电路功率; 分别定义为:其中, τt表示ATD的信道估计误差,δs表示ASD的信‑1

道估计误差,Q ()表示高斯反函数; 是估计的 和

5.根据权利要求4所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,在所述简化优化模型中,目标函数R‑μE展开为:其中,中间参数ct、qs、cs、qt分别定义为:

6.根据权利要求5所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括步骤:S41、根据对偶理论得到所述简化优化模型的拉格朗日对偶函数如下:其中,α、lm、χ和 是各项式的非负乘数;

S42、基于Γ(x)将所述简化优化模型转化为拉格朗日对偶模型:S43、根据拉格朗日的KKT条件,获得发射功率 和 的解为:

其中,辅助参数 和

7.根据权利要求6所述的UAV辅助物联网设备网络的资源分配方法,其特征在于,所述步骤S43具体包括步骤:S431、初始化系统参数: ξ,ψ, N,M,α,lm,χ, 收敛精度Θ,步长λk;

S432、设置发射功率 和 的初始点 和 设置迭代次数k=0,梯度函数S433、计算函数值 和 根据梯度 计算梯度值gk;

S434、当||gk||>Θ进入步骤S435,否则结束,|| ||表示范数;

S435、设置 并根据 计算λk,λ是数据到达速率;

k+1

S436、更新迭代点 并计算函数Γ(p )的值;

k+1 k

S437、判断如果||Γ(p )‑Γ(p )||>Θ则进入步骤S438,否则输出优化模型的解S438、设置k=k+1,并跳转到步骤S434。

8.UAV辅助物联网设备网络的资源分配系统,其特征在于:包括系统模型构建模块、优化模型构建模块、优化模型简化模块和优化模型求解模块;所述系统模型构建模块、优化模型构建模块、优化模型简化模块和优化模型求解模块分别用于执行权利要求1~7任一项所述的步骤S1、S2、S3、S4。