申请/专利权人：西南大学

申请日：2021-12-10

公开（公告）日：2024-05-24

公开（公告）号：CN114173304B

主分类号：H04W4/42

分类号：H04W4/42;H04W72/0446;H04W24/02;H04W72/54

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.24#授权;2022.03.29#实质审查的生效;2022.03.11#公开

摘要：本发明涉及无人机通信技术领域，具体公开了一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，包括步骤：以最大化三维无人机通信系统的用户吞吐量和所需最小速率的加权和为优化目标，通过联合优化三维无人机轨迹、通信时间和速率分配，确定原始优化问题；给定无人机高度，将原始优化问题简化为第一子问题，并将第一子问题转化成第一凸优化问题；给定任何无人机的二维轨迹和资源分配，将原始优化问题简化为第二子问题，并将第二子问题转化成第二凸优化问题；对第一、第二凸优化问题进行求解，得到原始优化问题的次优解。仿真结果表明，本方法实现了三维无人机通信网络上吞吐量、延时以及与高度相关的角度‑距离之间的折中平衡。

主权项：1.一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，包括步骤：S1、以最大化三维无人机通信系统的用户吞吐量和所需最小速率的加权和为优化目标，通过联合优化三维无人机轨迹、通信时间和速率分配，确定原始优化问题；在步骤S1中，三维无人机通信系统包括1个无人机和K个地面用户，其中无人机作为空中基站为K个地面用户提供服务；所述原始优化问题描述为：P1: q[1]＝q[N],z[1]＝z[N],8 其中，式9和10表示无人机的速度限制，q[n]、z[n]分别表示时隙n时无人机的水平位置和高度，分别表示无人机水平和垂直方向的最大速度，总时间T分成N个等长时隙δt，即T＝Nδt；式8表示无人机周期性地为地面用户服务；式7表示任意时隙无人机在最小飞行高度Hmin和最大飞行高度Hmax之间飞行；式6表示地面用户sk到无人机的仰角的定义，其中wk表示地面用户sk的水平位置，K个地面用户的集合表示为式5中，rk表示地面用户sk的最小速率，xk[n]表示时隙n时无人机与地面用户sk通信的时间分配，满足式2的条件，表示时隙n时无人机与地面用户sk通信的近似期望速率，由期望速率近似而来；式3表示无人机每个时刻最多和一个地面用户进行通信；式4中，表示无人机对地面用户sk的总吞吐量，m表示加权系数，0≤m≤1，mDk+1-mrkN表示地面用户sk的总吞吐量和所需最小速率的加权和，μ表示三维无人机通信系统的用户吞吐量和所需速率加权和的最小值；S2、给定无人机高度，将原始优化问题简化为第一子问题，并基于差分凸函数优化框架和逐次凸逼近将第一子问题转化成第一凸优化问题；所述步骤S2具体包括步骤：S21、给定无人机高度Z，将原始优化问题P1简化为第一子问题： s.t.2-6,10,q[1]＝q[N]11S3、给定任何无人机的二维轨迹和资源分配，将原始优化问题简化为第二子问题，并基于差分凸函数优化框架和逐次凸逼近将第二子问题转化成第二凸优化问题；所述步骤S3具体包括步骤：S31、给定任何无人机的二维轨迹和资源分配{Q,X,R}，将原始优化问题P1简化为第二子问题： s.t.4-7,9,z[1]＝z[N]22S4、基于迭代算法和凸优化求解器对第一凸优化问题和第二凸优化问题进行求解，得到原始优化问题的次优解。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南大学 一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法

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