[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

说明书

本发明公开了一种无人机辅助毫米波应急通信网中的信道分配方法，包括建立无人机辅助应急通信网络架构；提取无人机辅助应急通信网络架构中的参数；构建干扰图；重复步骤S2‑S3，直到分配所有信道。本发明利用了波束训练技术以实现无人机与地面终端收发器之间的波束对齐，地面终端也因此可以从无人机处以点对点的方式接收到紧急信息。同时，为了保证无人机能与尽可能多的地面终端建立通信连接，在频谱资源非常有限的情况下，本发明提出了一种可行的、有效的信道分配方法。

技术领域

本发明属于无线网络信道分配领域，具体涉及一种无人机辅助毫米波应急通信网中的信道分配方法。

背景技术

在发生严重自然灾害的地区，地面基站遭受破坏，无线通信网的性能被严重削弱甚至瘫痪，而救灾需要通信网来发布应急通告消息、收集灾区信息、沟通人际交互。因此，在受灾地区尽快修复受损的基站或者寻求其它方法尽快搭建应急通信网络是十分必要的。

搭载空中基站的无人机可以方便地与地面终端建立视距通信连接，且具有良好的移动可控性以及成本可承受性等特征，为失去与地面基站通信连接的地面终端提供通信服务。然而，为了快速建立起一个有效的应急无线通信网络，可靠的信道资源是必不可少的。但是，信道资源是稀缺的，需要对可用的有限信道资源进行合理、高效的管理，以提升信道资源的利用率。在网络拓扑动态变化的环境下，对信道分配方法的收敛速度和鲁棒性的要求更苛刻，因此，增加了该环境下有效分配信道资源的难度。文献[B.W.Wang,Y.J.Sun,N.Zhao,G. Gui,“Learn to coloring:fast response to perturbation in UAV-assisted disaster relief networks,”IEEE Transactions on Vehicular Technology,DOI 10.1109/TVT.2020.2967124.]进行了探讨，首次将动态图着色技术引入无人机辅助应急通信网络中来探索解决复杂的动态信道分配问题的方法，然而，这种方法只关注传统的6GHz以下频段的无人机辅助应急通信网络的信道分配问题。传统的6GHz以下频段单跳通信距离虽然长且信道质量好，但频谱资源非常有限。因此，只依赖6GHz以下频段通信很难满足建立一个高速率应急通信网络的需要。同时，现在的分配方式较为复杂，难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机辅助毫米波应急通信网中的信道分配方法，该方法采用毫米波频段用于保证无人机与地面终端之间的高速数据传输，传输过程可靠、高效。

本发明提供的这种无人机辅助毫米波应急通信网中的信道分配方法，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S1，无人机辅助应急通信网络架构具体包括一台主无人机和若干台从无人机；主无人机和若干台从无人机搭载基站作为飞行基站，为地面终端提供通信服务；其中主无人机用于接收从无人机的反馈信息，执行计算操作并将结果发送给从无人机；从无人机则用于为地面终端提供通信服务。

无人机辅助毫米波通信中，使用波束成形模式，表达式如下：

其中，为基础定向发射-接收增益；为用弧度表示的主瓣波束宽度；ω为用弧度表示的主瓣波束偏移角；ε为旁瓣增益，0ε＜＜1；

无人机或地面终端在任意切面上的波束个数定义为n_b：

其中，为无人机或地面终端的最大波束宽度。

步骤S3，具体包括如下步骤：