[发明专利]一种用于无人机辅助毫米波应急通信网的信道分配方法

权利要求书

1.一种无人机辅助毫米波应急通信网中的信道分配方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.建立无人机辅助应急通信网络架构；

S2.提取无人机辅助应急通信网络架构中的参数；

S3.构建干扰图；

S4.进行信道分配，并用分配后的信道进行通信；

步骤S3，具体包括如下步骤：

A1.初始化全局参数，K＝Card(L(t))；链路集L(t)为在时刻t处，经过波束训练机制所获得的毫米波链路集合；将在时刻t处，经过波束训练机制所获得的毫米波链路总数保存在变量K中；

A2.初始化顶点集AL(t)为空集；

A3.初始化边集Aw(t)为空集；

A4.对链路集L(t)中每条链路的能效{e_i,m(t)|i→m∈L(t)}进行降序排序，并存进中；

A5.设x_i,m为毫米波链路i→m的整型变量，若地面终端m与无人机i建立了通信连接，则x_i,m＞0；否则，x_i,m＝0；初始化矩阵X＝{x_i,m|i→m∈L(t)}，矩阵中的元素表示链路，元素值表示该链路被分配到的信道编号，将元素值初始化为0以表示未分配信道，X＝{x₁＝0,...,x_k＝0,...,x_K＝0}，x_k与x_i,m一一对应，同时x_k与q_k一一对应；

A6.初始化集合内元素值q_k的索引下标k＝1，同时选取q₁所对应的链路，计算系统初始能效E₁(t)，并为第一条链路分配一号信道，x₁＝1；

A7.由x₁找到对应的x_i,m；

A8.根据x_i,m获得无人机编号i以及地面终端编号m；

A9.将第一条链路i→m加入顶点集AL(t)；

A10.更新q_k的索引下标k，同时继续选取q_k所对应的链路，并计算系统新能效E_k(t)；

A11.判断系统新能效E_k(t)是否大于ρE₁(t)，若是，则说明第k条链路能与网络内的链路共存，该链路不构成干扰图中的独立顶点，进入步骤A12，否则说明第k条链路不能与网络内的链路共存，该链路暂时构成干扰图中的独立顶点，进入步骤A13；

A12.将第k条链路的信道编号设为1，x_k＝1，然后进行步骤A17；

A13.由x_k找到对应的x_j,n；

A14.根据x_j,n获得无人机编号j以及地面终端编号n；

A15.将链路j→n所表示的顶点加入到顶点集AL(t)；

A16.将(i→m,j→n)所表示的边加入到边集Aw(t)；不能共存的链路构成干扰边；

A17.判断集合内元素值q_k的索引下标k是否小于集合的元素个数K，若是，则说明集合未索引完毕，返回步骤A10，否则进入步骤A18；

A18.输出干扰图AIG(t)＝(AL(t),Aw(t))，AL(t)为图的顶点集合，Aw(t)为图的边集合；

步骤S4，具体包括如下步骤：

B1.初始化全局变量，c＝2；c为信道编号索引变量，步骤S3在完成构建干扰图的同时，已对c＝1号信道分配完毕；

B2.初始化集合为空集，集合用于存储未分配信道链路的能效值；

B3.初始化K'为集合的元素个数，初始化k＝0，k为集合内元素值q_k的索引下标；

B4.更新q_k的索引下标，拟找出未被分配信道的链路；

B5.判断元素x_k是否属于X且取值为零，若是，则说明第k条链路还没有被分配到合适的信道，进入步骤B6，否则，直接转入步骤B8；

B6.将集合中第k条链路的能效q_k加入到集合中；

B7.更新集合的元素个数；

B8.判断q_k的索引下标k是否小于集合的元素个数K，若是，说明集合未索引完毕，返回步骤B4，否则进入步骤B9；

B9.对集合中的元素值进行降序排序；

B10.初始化矩阵X'＝{x₁＝0,...,x_k'＝0,...,x_K'＝0}，矩阵X'中元素所表示的链路与矩阵X以及集合中元素所表示的链路一一对应，元素值为链路所被分配到的编号；

B11.设置集合的q_k'索引下标k'＝1，同时选取q_k'所对应的链路，计算系统新能效E_k'(t)，并将第k'条链路的信道编号设为c；

B12.由x_k'找到对应的x_i,m；

B13.根据x_i,m获得无人机标号i以及地面用户编号m；

B14.更新q_k'的索引下标k'，同时继续选取q_k'所对应的链路，并计算系统新能效E_k'(t)；

B15.判断系统新能效E_k'(t)是否大于ρE₁(t)，若是，则说明第k'条链路能与网络内的链路共存，该链路不再在干扰图中充当独立的顶点，进入步骤B16，否则，说明第k'条链路不能与网络内的链路共存，进入步骤B20；

B16.为第k'号链路分配信道c；

B17.由x_k'找到对应的链路x_i',m'；

B18.根据x_i',m'获得无人机编号i'以及地面用户编号m'；

B19.将链路i'→m'所表示的顶点以及对应的边从干扰图AIG(t)中删除，然后进入步骤B23；

B20.由x_k'找到对应的x_j,n；

B21.根据x_j,n获得无人机标号j以及地面用户编号n；

B22.将(i→m,j→n)所表示的边加入到边集Aw(t)；

B23.判断q_k'的索引下标k'是否小于集合的元素个数k'，若是，则说明集合未索引完毕，返回步骤B14，否则进入步骤B24；

B24.判断集合X'中是否有元素的值为c，若是，在集合X中更新对应元素的值为c；

B25.判断集合X中是否有元素的值为0，若是，说明仍有链路未被分配信道，进入步骤B26；

B26.判断已分配的信道个数是否小于可用信道个数，若是，继续进行信道分配，更新元素的值c，并返回步骤B2，否则进入步骤B27；

B27.输出信道，并进行通信。