一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，首先无人机依靠定位系统获取用户的准确位置信息，并依据一定的准则对其服务范围内的用户进行筛选与分组，实现不同时隙内服务不同用户组；其次在每个特定的时隙内，以无人机网络的总能效最大化为准则，利用获得的位置信息对无人机的波束成形权矢量和发射功率进行联合优化设计，并采用迫零方法获得波束成形权矢量；最后根据所获得的波束成形权矢量，通过Dinkelbach方法和拉格朗日乘子法得到最优的功率分配方案，从而保证组内所有用户同时进行通信。本发明专利技术所提供的信息传输方法，提高了无人机对各次级用户的服务质量，实现无人机对次级用户的高效数据传输。次级用户的高效数据传输。次级用户的高效数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法。

技术介绍

[0002]地面蜂窝网络能够为高密度人口地区用户提供即时、高速数据传输服务，但因地理条件和商业模式的限制，无法满足用户全域覆盖和泛在接入需求。而无人机通信由于因其体积小、灵活机动、受交通条件限制小等优点，可以作为空中基站在三维空间中灵活移动，建立视距通信链路，从而有效地避免信号堵塞和遮挡，降低通信成本。因此，无人机通信被广泛研究与应用。随着第5代移动通信的正式商用，各种新兴技术和业务随之高速发展，移动接入和数据流量业务的需求量日益增长，在频谱资源短缺的当下，单一通信网络已很难满足用户的通信需求。在这种情况下，综合利用地面蜂窝网和无人机通信网的优点构建无线认知网络，可以为用户提供更大的通信容量，从而满足不同用户的服务和垂直领域的多样化通信需求。
[0003]但在实际情况中，无人机通信仍然存在各种问题：第一，无人机受硬件设备限制其处理能力有限，无法同时服务大量用户，因此需要一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，地面蜂窝网作为主网络为主用户提供通信服务，无人机网络作为次级网络为次级用户提供数据连接，两个网络之间采用认知无线电技术实现共享频率资源以提高频谱效率，所述方法具体包括以下步骤：步骤a:无人机通过定位系统获取用户的准确位置信息；步骤b:根据所获得的用户的准确位置信息，对其服务范围内的次级用户进行筛选与分组，保证在每个时隙内服务一组次级用户，同时结合时分多址的方式服务所有用户；步骤c:在给定时隙内，以无人机次级网络的总能效最大化为准则，考虑对主用户的干扰功率约束和无人机总传输功率约束，对无人机波束成形权矢量和发射功率进行联合优化设计；步骤d:采用低复杂度的迫零方法获得波束成形权矢量；步骤e:基于所获得的波束成形权矢量，采用Dinkelbach方法和拉格朗日乘子法相结合的方法得到最优的功率分配方案，实现组内用户数据的高效传输。2.根据权利要求1所述的基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，所述步骤a具体包括以下步骤：计算出用户相对于无人机的俯仰角θ和方位角无人机与用户之间的信道矢量具体可以表示为：其中，ρ为小尺度衰落，和分别表示平面阵在X轴和Y轴的阵列导向矢量，可以分别表示为：阵在X轴和Y轴的阵列导向矢量，可以分别表示为：其中，θ和分别表示用户相对于均匀平面阵的俯仰角和方位角；β＝2π/λ，λ为载波波长；d1和d2分别表示天线阵列在x轴方向和y轴方向的相邻阵元间距；N1和N2分别表示天线阵列在x轴方向和y轴方向的阵元数量；T表示转置。3.根据权利要求2所述的基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，所述步骤b具体包括以下步骤：步骤b1：定义次级用户和主用户信道的相关性为其中，θ
i
表示第i个次级用户相对无人机的俯仰角，表示第i个次级用户相对无人机的方位角，表示第i个次级用户的信道矢量，θ
p
表示主用户相对无人机的俯仰角，表示主用户相对无人机的方位角，表示主用户的信道矢量，|
·
|表示元素的绝对值，||
·
||表示向量2
‑
范数，H表示共轭转置；
初始化筛选门限值δ
p
，循环次数i＝1和筛选集合T
p
；步骤b2：计算第i个次级用户的信道矢量和主用户的信道矢量的相关性，若则T
p
＝T
p
∪{i}；步骤b3：更新循环次数i＝i+1；步骤b4：如果i>M，循环结束，进入步骤b5；否则执行步骤b2；M为次级用户数量；步骤b5：基于无人机与次级用户间欧几里得距离对筛选出的K个用户进行距离的由近到远排列，并将前S个用户分别作为S个用户组的中心用户；步骤b6：计算余下的K
‑
S个次级用户与每个组中心用户的信道相关性，将剩下的次级用户依次分配到与中心用户的相关性数值最小的用户组。4.根据权利要求3所述的基于用户位置信息的空地认知无线网络信息传输方法，其特征在于，所述步骤c具体包括以下步骤：针对每个组内的多个用户，联合优化波束成形权矢量和无人机发射功率，建立以给定时隙内以无人机次级网络的总能效最大化为准则的优化问题，具体的优化问题可表述为：时隙内以无人机次级网络的总能效最大化为准则的优化问题，具体的优化问题可表述为：其中，Sub
i
为第i个用户组中用户的集合，其中用户数为S
i
；P
c
为电路功率；B
k
无人机分配给第k个次级用户的带宽；w
k
为第k个次级用户信号对应的波束成形权矢量；p
k
为无人机对第k个次级用户的发射功率；1≤k≤S

【专利技术属性】
技术研发人员：吴博科，王春洁，袁琪，王康，蒋跃宇，杨晓林，彭娌娜，张鹏程，蒋冰越，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：