[发明专利]非理想毫米波无线供电通信无人机网络的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种非理想毫米波无线供电通信无人机网络的功率分配方法，基于考虑的非理想毫米波的无线供电通信无人机网络，先得到该模型的能量覆盖概率表达式和信息覆盖概率表达式，然后根据实际需求问题得到一个功率分配系数的优化问题，接着求解该优化问题，最后得到符合要求的最优功率分配系数。本发明给出了在包含非理想硬件和非理想波束条件下的毫米波无人机无线供能通信网络的最优功分系数的求解方法，提高了网络的效率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种非理想毫米波无线供电通信无人机网络的功率分配方法。

背景技术

在无线供电通信网络中，部署的基站和用户以及网络中其它节点的位置很大程度决定了整个网络的特性。一般利用随机几何的方法来建模网络中的节点，从而根据推导出的表征系统性能的表达式来衡量网络的性能好坏。无线供电是从环境中的射频信号中收集能量从而保证节点的寿命。但它的一个比较大的缺点是效率比较低，收集到的电量一般都在毫瓦级别。毫米波具有高度定向天线阵列，但极易受障碍物影响；无人机网络由于其高度原因，链路不受障碍物影响的概率较高，同时灵活性很高，可以提高网络的性能。

在能量收集过程中，过往的研究主要研究能量收集是从专门布置的能量源网络中收集能量的，很少考虑到环境中存在同频的射频信号也可以作为能量源。同时，在信息传输阶段，毫米波设备极易受障碍物影响，使用廉价设备也很容易存在硬件损伤的影响，对于网络的性能会造成影响。

目前的研究中，还没有关于硬件损伤噪声对无人机毫米波系统的影响的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种非理想毫米波无线供电通信无人机网络的功率分配方法，假设残余失真噪声服从循环对称复高斯随机变量，与平均信号功率成正比，通过一个误差矢量级(Error Vector Magnitude，EVM)参数表示失真程度，提高了用户收集能量的效率，解决了在实际非理想毫米波无线供电通信无人机网络建设中，设置最优的接收机功率分配系数的问题。

本发明采用以下技术方案：

非理想毫米波无线供电通信无人机网络的功率分配方法，包括以下步骤：

S1、无人机和地面用户端组成非理想毫米波无线供电通信网络，无人机向地面用户端发射信号，地面用户端将接收到的信号根据功分系数分配，一部分转化为能量用于自身信息传输和其它操作，另一部分用于信息解码获得信息；

S2、采用基于余弦函数的一种近似天线模型确定发射机的定向天线增益，根据非关联波束增益的模型确定非关联链路波束增益的概率密度函数；

S3、基于考虑的毫米波无人机网络模型，求解得到包含收发机硬件损伤噪声的信息覆盖概率，信息覆盖概率表达式中包含功分系数；

S4、基于考虑的网络模型，求解得到包含收发机硬件损伤噪声的能量覆盖概率，能量覆盖概率表达式中包含功分系数；

S5、基于考虑的非理想毫米波无人机网络模型，得到的信息覆盖概率和能量覆盖概率表达式，在保证能量覆盖概率大于设定值的条件下，计算得到信息覆盖概率最大的功分系数ρ^*作为功分系数的最优值，优化系统性能。

具体的，步骤S1具体为：