[发明专利]正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配方法和装置

说明书

本发明提供了一种正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配方法和装置。所述方法包括：基站获取初始化参数和计算参数，根据初始化参数，对无人机轨迹以及每个时隙的功率分配进行初始化，并根据计算参数，通过使用通信模式和子信道分配优化算法、轨迹优化算法以及功率优化算法，对初始化参数进行多轮优化，以便能够提升各用户传输速率之和并保证用户之间的公平性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配方法和装置。

背景技术

无人机作为一种新兴的设备，得到了广泛的应用。最近，将无人机用做中继以提供可靠的无线连接吸引了许多注意力。相比于传统的静态中继，无人机中继具有高的可移动性，因而可以根据环境动态调整无人机中继的位置，从而提升链路质量。

目前已有的关于无人机中继网络的方案大致可以分为两类。一类考虑了简化的网络，其中无人机仅为一个用户终端作中继；另一类考虑无人机为多个用户终端作为中继，且传输过程中只使用了一个载波。这些方案中没有较好的无人机轨迹以及资源分配方法，各个用户终端之间的资源分配不够合理。

发明内容

本发明实施例提供一种正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配方法和装置，旨在通过采用正交频分多址技术的无人机中继网络，并对其中的无人机轨迹合资源分配进行优化，达到较好的资源分配效果。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配方法，应用于基站，所述方法包括：

步骤1：获取初始化参数和计算参数，所述计算参数至少包括每个用户终端的位置和最大发射功率、无人机的初始位置和最大发射功率、用户终端数目、噪声方差、基站高度和信道参量；

步骤2：根据所述初始化参数，对无人机轨迹、每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配以及每个时隙的功率分配进行初始化，并根据所述计算参数中的第一计算参数组，使用通信模式和子信道分配优化算法，对每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配进行优化，得到优化后的每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配，其中，功率分配包括每个时隙的每个用户终端在各子信道上的发射功率分配和无人机在各子信道上的发射功率分配；

步骤3：根据所述优化后的每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配、初始化后的每个时隙的功率分配和无人机轨迹以及所述计算参数中的第二计算参数组，使用轨迹优化算法，对所述无人机轨迹进行优化，得到优化后的无人机轨迹；

步骤4：根据所述优化后的每个用户终端的通信模式和子信道分配、初始化后的每个时隙的功率分配、所述优化后的无人机轨迹以及计算参数中的第三计算参数组，使用功率优化算法，对所述功率分配进行优化，得到优化后的每个时隙的功率分配；

步骤5：根据优化后的无人机轨迹、每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配、每个时隙的功率分配以及所述计算参数，计算得到第一目标函数值，并判断所述第一目标函数值是否收敛，若不收敛，则根据所述优化后的每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配、所述优化后的无人机轨迹和所述优化后的每个时隙的功率分配，对所述初始化参数进行更新，并返回步骤3，直至计算得到的第一目标函数值收敛，将最后一次计算得到的优化后的每个用户终端的每个时隙的通信模式和子信道分配、优化后的无人机轨迹和优化后的每个时隙的功率分配，确定为最终结果并输出，所述第一目标函数值为各个用户终端的传输速率的对数之和。

第二方面，本发明实施例提供了一种正交频分多址无人机中继轨迹设计与资源分配装置，应用于基站，所述装置包括：

获得模块，用于获取初始化参数和计算参数，所述计算参数至少包括每个用户终端的初始位置和最大发射功率、无人机的初始位置和最大发射功率、用户终端数目、噪声方差、基站高度和信道参量；