【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法。
技术介绍
1、宽带业务需求的爆炸式增长和移动设备的大规模增加导致了严重的频谱稀缺问题。为了缓解频谱紧缩，满足日益增长的高数据速率需求，基于认知无线电(cognitiveradio,cr)的通信网络因其在提高频谱效率方面的突出作用而备受关注。应用于无线通信网络的cr技术可以为授权给合法用户的未充分利用频谱提供更多的使用和部署。具体而言，在频谱资源有限的情况下，次用户(secondary user,su)可以在满足主用户(primaryuser,pu)干扰约束的前提下动态接入许可频谱，su与pu在同一频谱中共存，同时确保pu能够容忍su引起的干扰。然而，在cr网络中，为了保证pu的服务质量，应限制su的发射功率。此外，地面通信网络恶劣的信道衰落条件进一步降低了su的性能。因此，如何提高cr网络中su的性能至关重要。
2、近年来，由于uav辅助通信具有灵活部署、快速响应和环境适应性强等优势，无人机通信在军事和民事应用中得到了广泛的研究。与传统的地面cr网络相比，由于无人机具有视距链路的可能性很高，所以无人机支持的cr网络中su的性能受信道衰落的影响明显较小。然而，由于uav辅助的cr网络中存在从uav到pu的强los链路，uav发射机对pu造成的干扰也大幅增加。因此，在无人机充当中继的cr网络中，需要对无人机轨迹和发射功率进行合理的设计。轨迹规划和自适应通信是两个紧密耦合的重要设计方面，一方面，发射功率分配等自适应通信技术应合理利用中继运
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，包括以下步骤：
2、s1.构建采用uav充当中继辅助次用户对通信的认知无线网络系统；所述认知无线网络系统包括uav、主用户和次用户对，其中次用户对总数为m为正整数，每个次用户对包括一个源次用户和一个目的次用户；为所有源次用户从1到进行索引序号赋值，得到源次用户集合μ＝{1,2,…,s}，表示源次用户数量，第i个源次用户的位置表示为为所有目的次用户从1到进行索引序号赋值，得到目的次用户集合υ＝{1,2,…,d}，表示目的次用户数量，第j个目的次用户的位置表示为源次用户和目的次用户均属于次用户；
3、s2.计算uav的初始飞行轨迹，对初始飞行轨迹进行离散处理得到uav离散飞行轨迹集合；
4、s3.基于uav离散飞行轨迹集合，以系统吞吐量最大化为目标构建总优化问题模型p1；
5、s4.给定uav飞行轨迹和发射功率分配策略，将问题模型p1转换为子问题p2并求解得到次用户通信调度策略；
6、s5.根据给定uav飞行轨迹和子问题p2求解出的次用户通信调度策略，将问题模型p1转换为子问题p3并求解得到发射功率分配策略；
7、s6.根据子问题p2求解出的次用户通信调度策略，以及子问题p3求出的发射功率分配策略，将问题模型p1转换为子问题p4并求解得到uav飞行轨迹；
8、s7.根据系统吞吐量判断结果是否收敛，若是则输出求解到的次用户通信调度策略、发射功率分配策略和uav飞行轨迹，否则将uav飞行轨迹代入步骤s4再进行一轮求解计算。
9、本专利技术有益效果：
10、本专利技术在多用户的认知无线网络中，以系统吞吐量最大化为目标，联合优化uav轨迹、uav和源次用户的发射功率、源次用户和目的次用户的通信调度，构建总优化问题模型p1；其中为了满足总优化问题模型p1中特殊的信息因果约束，首先通过经典的车辆取送货问题(pickup-and-delivery problem,pdp)方法获得uav的访问顺序，并给定任务时间t，利用时间等间隔离散技术将初始飞行轨迹离散为有限个轨迹点。本专利技术有效地解决了频谱短缺的问题，提高了频谱利用率，同时能够有效避免对主用户的干扰，同时保证多次用户对的服务质量，且在有限的时间和能源下，获得更大的系统吞吐量，提高通信性能。
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1.一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，其特征在于，步骤S2计算UAV的初始飞行轨迹，对初始飞行轨迹进行离散处理得到UAV离散飞行轨迹，包括：
3.根据权利要求2所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，步骤S21根据所有次用户的位置构建访问路径规划问题，采用PDP方法求解访问路径规划问题，所述访问路径规划问题表示为：
4.根据权利要求1所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，步骤S3基于UAV离散飞行轨迹集合，以系统吞吐量最大化为目标构建总优化问题模型P1，表示为：
5.根据权利要求4所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，给定UAV飞行轨迹和发射功率分配策略，将问题模型P1转换为子问题P2，并通过线性规划工具或单纯形法求解子问题P2，得到次用户通信调度策略；其中，子问题P2表示为：
6.根据权利要求5所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户
7.根据权利要求6所述的一种UAV充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，根据子问题P2求解出的次用户通信调度策略，以及子问题P3求出的发射功率分配策略，将问题模型P1转换为子问题P4，并通过Matlab CVX工具箱求解得到UAV飞行轨迹；其中，子问题P4表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，其特征在于，步骤s2计算uav的初始飞行轨迹，对初始飞行轨迹进行离散处理得到uav离散飞行轨迹，包括：
3.根据权利要求2所述的一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，步骤s21根据所有次用户的位置构建访问路径规划问题，采用pdp方法求解访问路径规划问题，所述访问路径规划问题表示为：
4.根据权利要求1所述的一种uav充当中继辅助认知无线网络的多用户通信方法，步骤s3基于uav离散飞行轨迹集合，以系统吞吐量最大化为目标构建总优化问题模型p1，表示为：
5.根据权利要求4所述的一种uav充当中继辅助认知无线网...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，邱苏蝶，张海波，龚晓楠，向诗琪，黎青山，马钰超，杨马暘，吴运双，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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