无人机通信系统及基于用户分簇的无线传输方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机通信系统及基于用户分簇的无线传输方法，基于用户分簇的无线传输方法主要包括以下步骤：对地面用户进行分簇；在能量效率最大时，计算无人机配备的定向天线的最佳波束宽度；在最佳波束宽度条件下，无人机与地面用户进行数据传输。相较于现有技术，本发明专利技术同时考虑用户分簇和能量效率两个方面，一方面仅利用地面用户的位置信息，即可精确设定无人机定向天线的波束宽度，其计算复杂度低，适用于各种典型的空对地无线通信场景；另一方面，采用频分多址技术，在簇内用户数约束条件下基于能量效率最大化原则，提高了无人机通信系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
无人机通信系统及基于用户分簇的无线传输方法
本专利技术涉及一种无人机通信系统及基于用户分簇的无线传输方法，属于无线通信领域。
技术介绍
目前，越来越多的无人机被应用在民用和商业领域，典型的例子包括天气监测、森林火灾探测、紧急搜索和救援、通信等。一方面，无人机可以作为无线中继，提高地面无线设备的连通性，扩大网络覆盖；另一方面，无人机也可以作为移动空中基站，为地面用户提供可靠的下行和上行通信，提高无线网络的容量。与地面基站相比，使用基于无人机的空中基站的优点是它们可以实现快速部署，使得无人机特别适合应对突发状况。借助低空无人机，可以在大多数情况下建立起可靠的视距通信链路，这使得在距离较远或源端和目的端之间有遮挡物的情况下，能够建立起直接通信或通过中继建立长距离的视距链路。但是受限于无人机的飞行搭载能力、滞空时间等因素，基于无人机的空中基站在实际推广中往往有些困难。因此，如何提高无人机通信质量已经逐渐成为未来无线通信领域中的研究热点。有鉴于此，确有必要提出一种无人机通信系统及基于用户分簇的无线传输方法，以解决上述问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于用户分簇的无线传输方法，应用于基于无人机作为移动空中基站进行通信的无人机通信系统，其特征在于，主要包括以下步骤：/n步骤1、对地面用户进行分簇；/n步骤2、在能量效率最大时，计算无人机配备的定向天线的最佳波束宽度；/n步骤3、在最佳波束宽度条件下，无人机与地面用户进行数据传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于用户分簇的无线传输方法，应用于基于无人机作为移动空中基站进行通信的无人机通信系统，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤1、对地面用户进行分簇；
步骤2、在能量效率最大时，计算无人机配备的定向天线的最佳波束宽度；
步骤3、在最佳波束宽度条件下，无人机与地面用户进行数据传输。


2.根据权利要求1所述的基于用户分簇的无线传输方法，其特征在于：步骤1中，对地面用户进行分簇的具体步骤为：
步骤11、定义无人机个数为N，任意选取N个点作为初始质心；
步骤12、计算得到所有地面用户到N个初始质心的距离；
步骤13、根据地面用户到初始质心的距离大小进行分簇：若地面用户离某个初始质心较近，则将该地面用户分到这个初始质心所包含的簇中；若地面用户到多个初始质心的距离相等并且簇内的地面用户数量未超过设定的限额，则将该地面用户划分到任意簇中；若簇内的地面用户数量超过设定的限额，则重新进行分簇；
步骤14、待地面用户全部完成分簇后，将每个簇内地面用户位置的平均值作为新质心；
步骤15、重复步骤12-步骤14，当步骤14中的新质心与初始质心的数值相等时，停止分簇并输出分簇结果。


3.根据权利要求1所述的基于用户分簇的无线传输方法，其特征在于：步骤1中，所述地面用户在一定区域内随机分布。


4.根据权利要求1所述的基于用户分簇的无线传输方法，其特征在于，步骤2中，最佳波束宽度通过迭代算法计算获得，所述迭代算法的步骤具体包括：
步骤S1、初始化定向天线的波束宽度收敛判决门限Δ＝10-4，迭代次数n＝1；
步骤S2、判断是否成立，如果成立则输出最佳波束宽度如果不成立则执行步骤S3；
步骤S3、将的取值代入到g(θB)，计算得到n＝n+1，并执行步骤S2。


5.根据权利要求4所述的基于用户分簇的无线传输方法，其特征在于：步骤2中，能量效率的计算公式为：



其中，第i个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，张婷，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32