[发明专利]下行NOMA两用户环境中最优的无人机部署方法

说明书

下行NOMA两用户环境中最优的无人机部署方法，包括以下步骤：S1：首先建立最大化两用户和速率的优化问题，以功率和不大于无人机能提供的总功率且每个用户的速率均大于可实现速率阈值为约束条件；S2：对优化问题进行简化，给出简化后的等价问题；S3：根据等价问题求出最优无人机位置的横坐标；S4：检验得到的最优无人机位置的横坐标。通过这种方法获得的最优无人机位置，可以得到最大化的两用户传输和速率，进一步提高无人机在下行NOMA环境中的通信效率。

技术领域

本发明属于无人机网络、NOMA网络、无线通信、通信系统、优化理论、边缘计算、资源分配、功率分配领域，具体涉及下行NOMA两用户环境中最优的无人机部署方法。

背景技术

非正交多址(NOMA)技术作为5G网络中的一项关键技术，已经引起了广泛的关注。采用NOMA方案，用户可以在不同的功率级上进行复用，而用户可以同时访问其他资源，例如频率、时间或码分资源。在接收机侧，用户利用连续干扰抵消(SIC)来提取其对应的信号。尽管NOMA可以获得优异的性能，但是边缘用户在网络中仍然有服务质量下降的问题。在5G网络中推进NOMA仍面临许多挑战。由于这些原因，具有部署的灵活性的无人机，引起了通信界的极大关注。具体地说，无人机可以利用视线(LoS)空对地通信信道的优点来提供增强的通信服务。现有的无人机研究主要可分为静态无人机部署和无人机轨迹设计两个方向。本专利设计的方案属于静态无人机部署，从最大化两用户下行和速率的角度出发，提出了NOMA系统中的最优无人机部署方法。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供下行NOMA两用户环境中最优的无人机部署方法，目的在于填补下行NOMA两用户环境中无人机通信部署的空白，进一步提高通信服务质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

下行NOMA两用户环境中最优的无人机部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先建立最大化两用户和速率的优化问题，以功率和不大于无人机能提供的总功率且每个用户的速率均大于可实现速率阈值为约束条件；

S2：对优化问题进行简化，给出简化后的等价问题；

S3：根据等价问题求出最优无人机位置的横坐标；

S4：检验得到的最优无人机位置的横坐标。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，步骤S1具体如下：

考虑具有两个地面用户的三维笛卡尔坐标系，两个用户的位置分别位于w₁＝[L，0，0]^T和w₂＝[-L，0，0]^T处，L为用户1和用户2距离的一半；假设无人机部署在q＝[x，y，H]^T位置，H是无人机的固定飞行高度；假设网络中的所有结点都配备了一根天线，并且从无人机到地面用户的通信链路以视线为主；假设无人机运动引起的多普勒效应在地面用户处得到完全补偿，因此，从无人机到用户i，{i＝1，2}的信道系数h_i表示如下：

其中，λ₀为参考距离d₀＝1米时的信道增益，d_i＝|q-w_i|表示从无人机到用户i，{i＝1，2}的距离；

无人机同时向两个地面用户发送叠加信号，表示为：

其中，s₁和s₂表示发送给用户1和用户2的信号，P₁和P₂表示无人机给用户1和用户2的传输功率，且满足：