基于无人机辅助C-RAN系统的上行总速率优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于无人机辅助C

【技术实现步骤摘要】
基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法


[0001]本专利技术属于无人机
，具体涉及一种基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法。

技术介绍

[0002]无线接入网络(Cloud radio access networks(C
‑
RAN))已成为5G通信之中的核心技术之一。它具有的独特网络布局结构包括中央处理单元和远程无线接入头(Radio remote heads,RRHs)。不同于传统的分布式天线系统，C
‑
RAN系统将信息处理全部集中在中央处理单元之中，远程无线接入头中负责信息的转化和放大。这一革命性的结构可以有效地提高系统的处理能量并且极大的降低资本和维护开销。然而，在一些复杂的环境当中，远程接入头很难布置，并且信息的传输会极大地受到环境的影响。而由于无人机辅助通信时处于高空之中，与用户通信时采用的是自由空间的衰落信道，可以极大的减少信号的衰减。因此本专利技术将无人机辅助通信引入到C
‑
RAN系统之中，将无人机作为C
‑
RAN系统中的RRHs。
[0003]相关技术中，关于无人机辅助通信的研究逐渐趋于火热。现有技术中已出现分析单个无人机辅助的认知无线系统中最大化系统能量效率时的功率分配问题，以及通过优化用户与无人机关系、无人机轨迹和功率分配来最大化通信系统中用户的最小吞吐量，以及分析多无人机通信时的覆盖面积。然而，这些已有的研究并没有考虑基于多无人机辅助C
‑
RAN场景之中用户上行总速率的问题，而上行总速率会影响用户服务体验度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法，以解决现有技术中没有考虑基于无人机辅助C
‑
RAN场景之中用户上行总速率而影响用户服务体验度的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法，包括：
[0006]基于C
‑
RAN系统构建多个用户和多个无人机，获取用户的位置和无人机的位置；其中，每个用户选择一个无人机作为远程接入头将任务卸载到位于坐标原点的基带处理单元，无人机的飞行高度固定；
[0007]获取用户与无人机之间的限制条件并根据所述限制条件获取上行总速率约束条件；
[0008]优化所述上行总速率约束条件。
[0009]进一步的，所述用户与无人机之间的限制条件，包括：
[0010]每个用户只可以通过一个无人机将自身任务卸载到基带处理单元中；
[0011]保证用户成功卸载任务到无人机；
[0012]用户与无人机通信时的功率限制；
[0013]无人机服务的用户数量受到所述无人机与基带处理单元之间的速率限制。
[0014]进一步的，所述上行总速率约束条件，为：
[0015][0016][0017]∑
j∈M a
ij
＝1,i∈N,
[0018]∑
j∈M a
ij
r
i
≥R
i,min
,i∈N,
[0019][0020][0021][0022]其中，A＝{a
ij
,i∈N,j∈M}，,i∈N,j∈M}，A表示用户关系，P表示无人机的传输功率，U表示无人机坐标；N表示用户集合，M表示无人机集合，a
i,j
表示二进制变量；定义第i个用户卸载任务到第j个无人机时，a
i,j
＝1，反之，a
i,j
＝0；r
i
表示第i个用户通过第j个无人机卸载任务时的速率，R
i,min
表示第i个用户的最小速率；表示第i个用户卸载任务时的发射功率，P
i,max
表示第i个用户的最大发射功率；表示第j个无人机的发射功率，表示第j个无人机的最大发射功率；表示第j个无人机与基带处理单元之间的速率。
[0023]进一步的，在优化所述上行总速率约束条件之前，还包括对所述上行总速率约束条件进行松弛，得到：
[0024][0025][0026]∑
j∈M a
ij
＝1,i∈N,
[0027]∑
j∈M a
ij
r
i
≥R
i,min
,i∈N,
[0028][0029][0030][0031]进一步的，所述优化所述上行总速率约束条件，包括：
[0032]如果给定无人机坐标和传输功率[U,P]，则松弛后的上行总速率约束条件转化为线性规划问题：
[0033][0034][0035]∑
j∈M a
ij
＝1,i∈N,
[0036]∑
j∈M a
ij
r
i
≥R
i,min
,i∈N,
[0037][0038][0039]如果给定用户关系和无人机坐标[A,U]，则松弛后的上行总速率约束条件转化为
[0040][0041][0042][0043][0044][0045]如果给定用户关系和无人机的传输功率[A,P]，则松弛后的上行总速率约束条件转化为
[0046][0047]s.t.∑
j∈M a
ij
r
i
≥R
i,min
,i∈N,
[0048][0049][0050][0051]进一步的，在给定用户关系和无人机坐标[A,U]时，
[0052]对转化后的上行总速率约束条件采用次梯度算法进行求解。
[0053]进一步的，在给定用户关系和无人机的传输功率[A,P]时，
[0054]对转化后的上行总速率约束条件转化为凸问题进行求解。
[0055]进一步的，所述保证用户成功卸载任务到无人机，包括：
[0056]获取第i个用户到第j个无人机的第一信道增益；
[0057]通过所述第一信道增益获取第i个用户通过第j个无人机卸载任务时的速率。
[0058]进一步的，所述无人机服务的用户数量受到所述无人机与基带处理单元之间的速率限制，包括：
[0059]获取第j个无人机与基带处理单元之间的第二信道增益；
[0060]通过所述第二信道增益获取第j个无人机与与基带处理单元之间的速率。
[0061]进一步的，采用坐标块下降算法对所述上行总速率约束条件进行优化。
[0062]本专利技术采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
[0063]本专利技术提供一种基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法，包括基于C
‑
RAN系统构建多个用户和多个无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机辅助C
‑
RAN系统的上行总速率优化方法，其特征在于，包括：基于C
‑
RAN系统构建多个用户和多个无人机，获取用户的位置和无人机的位置；其中，每个用户选择一个无人机作为远程接入头将任务卸载到位于坐标原点的基带处理单元，无人机的飞行高度固定；获取用户与无人机之间的限制条件并根据所述限制条件获取上行总速率约束条件；优化所述上行总速率约束条件。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述用户与无人机之间的限制条件，包括：每个用户只可以通过一个无人机将自身任务卸载到基带处理单元中；保证用户成功卸载任务到无人机；用户与无人机通信时的功率限制；无人机服务的用户数量受到所述无人机与基带处理单元之间的速率限制。3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述上行总速率约束条件，为：3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述上行总速率约束条件，为：∑
j∈M
a
ij
＝1,i∈N,∑
j∈M
a
ij
r
i
≥R
i,min
,i∈N,,i∈N,,i∈N,其中，A＝{a
ij
,i∈N,j∈M}，,i∈N,j∈M}，A表示用户关系，P表示无人机的传输功率，U表示无人机坐标；N表示用户集合，M表示无人机集合，a
i,j
表示二进制变量；定义第i个用户卸载任务到第j个无人机时，a
i,j
＝1，反之，a
i,j
＝0；r
i
表示第i个用户通过第j个无人机卸载任务时的速率，R
i,min
表示第i个用户的最小速率；表示第i个用户卸载任务时的发射功率，P
i,max
表示第i个用户的最大发射功率；表示第j个无人机的发射功率，表示第j个无人机的最大发射功率；表示第j个无人机与基带处理单元之间的速率。4.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，在优化所述上行总速率约束条件之前，还包括对所述上行总速率约束条件进行松弛，得到：前，还包括对所述上行总速率约束条件进行松弛，得到：∑
j∈M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张驰亚，李兴泉，何春龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：