[发明专利]面向无人机无线供能通信系统的节点调度方法和装置

权利要求书

1.面向无人机无线供能通信系统的节点调度方法，所述系统包括网络接入点、无人机空中平台、多个无源节点，无源节点在无人机空中平台辅助下完成能量采集和信息传输，其特征在于，所述方法包括：根据各个无源节点采集到的能量确定无人机空中平台传输能量所用的能量传输功率，基于所述能量传输功率确定各个无源节点向无人机空中平台传输信息的发射功率；

基于所述发射功率确定各无源节点发送信息到无人机空中平台的第一信道容量；基于所述能量传输功率确定无人机空中平台转发信息到网络接入点的第二信道容量；

基于第一信道容量和第二信道容量选择能够使得系统信道容量最大的无源节点接入系统；

所述能量传输功率的计算表达式如下：

其中，P_i1^*为第i个无源节点作为所选终端时无人机空中平台传输能量所用功率的分配结果，P_U为无人机空中平台受限的总功率，η为能量转换效率，α_i为第i个用户采用时隙交换协议的时间分配因子，G_Ui为无人机空中平台到第i个无源节点的大尺度传输损耗，h_Ui为无人机空中平台到第i个无源节点的小尺度衰落，G_iU为第i个无源节点到无人机空中平台的大尺度传输损耗，h_iU为第i个无源节点到无人机空中平台的小尺度衰落；G_UB为无人机空中平台到网络接入点的大尺度传输损耗，h_UB为无人机空中平台到网络接入点的小尺度衰落；

基于第一信道容量和第二信道容量选择能够使得系统信道容量最大的无源节点接入系统的表达式如下：

其中，k为使得系统信道容量最大的无源节点，为无源节点的集合；为无人机空中平台采用上述功率的分配结果时第i个无源节点将信息发送至无人机空中平台的信道容量，为无人机空中平台采用上述功率分配结果并将信息转发至网络接入点的信道容量。

2.根据权利要求1所述的面向无人机无线供能通信系统的节点调度方法，其特征在于，所述发射功率的计算公式如下：

其中，P_i为第i个无源节点用以向无人机空中平台发送信息的发送功率，P_i1为到第i个无源节点作为接入节点时无人机空中平台传输能量的功率。

3.根据权利要求2所述的面向无人机无线供能通信系统的节点调度方法，其特征在于，所述第一信道容量的计算公式如下：

其中，T为时隙交换协议的一个时间周期。

4.根据权利要求1所述的面向无人机无线供能通信系统的节点调度方法，其特征在于，所述第二信道容量的计算公式如下：

其中，T为时隙交换协议的一个时间周期，P_i2为第i个无源节点作为所选终端时无人机空中平台转发信息的功率，N₀为信道噪声功率。

5.面向无人机无线供能通信系统的节点调度装置，所述系统包括网络接入点、无人机空中平台、多个无源节点，无源节点在无人机空中平台辅助下完成能量采集和信息传输，其特征在于，所述装置包括：能量传输计算模块、发射功率计算模块、信道容量计算模块以及节点选择模块；

所述能量传输计算模块，用于根据各个无源节点采集到的能量确定无人机空中平台传输能量所用的能量传输功率；

所述发射功率计算模块，用于基于能量传输计算模块确定的能量传输功率确定各个无源节点向无人机空中平台传输信息的发射功率；

所述信道容量计算模块，用于基于发射功率计算模块确定的发射功率确定各无源节点发送信息到无人机空中平台的第一信道容量；基于所述能量传输功率确定无人机空中平台转发信息到网络接入点的第二信道容量；

所述节点选择模块，用于基于所述信道容量计算模块确定的第一信道容量和第二信道容量选择能够使得系统信道容量最大的无源节点接入系统；

所述能量传输功率的计算表达式如下：

其中，P_i1^*为第i个无源节点作为所选终端时无人机空中平台传输能量所用功率的分配结果，P_U为无人机空中平台受限的总功率，η为能量转换效率，α_i为第i个用户采用时隙交换协议的时间分配因子，G_Ui为无人机空中平台到第i个无源节点的大尺度传输损耗，h_Ui为无人机空中平台到第i个无源节点的小尺度衰落，G_iU为第i个无源节点到无人机空中平台的大尺度传输损耗，h_iU为第i个无源节点到无人机空中平台的小尺度衰落；G_UB为无人机空中平台到网络接入点的大尺度传输损耗，h_UB为无人机空中平台到网络接入点的小尺度衰落；

基于第一信道容量和第二信道容量选择能够使得系统信道容量最大的无源节点接入系统的表达式如下：

其中，k为使得系统信道容量最大的无源节点，为无源节点的集合；为无人机空中平台采用上述功率的分配结果时第i个无源节点将信息发送至无人机空中平台的信道容量，为无人机空中平台采用上述功率的分配结果并将信息转发至网络接入点的信道容量。