[发明专利]卫星无人机混合网络的频谱共享方法

权利要求书

1.一种卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，包括：

通过如下公式表示无人机群的总数据量D(P,T):

上式中，P为无人机群的功率分配结果，T为无人机群悬停时间分配结果，T_n为无人机群在服务第n个无人机用户时的悬停时间，N为无人机用户总数，I_M为单位矩阵，为高斯噪声功率，L_n和S_n分别为第n个无人机用户的大尺度信道信息和小尺度信道信息，P_n为无人机群在服务第n个无人机用户时的发射功率集合；

基于所述无人机群的总数据量，获取无人机通信数据传输效率公式D_e(P,T)如下：

D_e(P,T)＝E_S{D(P,T)}

其中，S＝{S₁,...,S_N}为所有小尺度信道信息的集合，E_S{D(P,T)}为总传输数据量D(P,T)对小尺度信息的期望；

其中，所述无人机群的总数据量是基于每一无人机用户的大尺度信道信息表示的；

基于所述无人机通信数据传输效率公式构建所述无人机通信数据传输效率最大化模型；

将所述无人机通信数据传输效率最大化模型分解为以所述无人机群的功率分配结果为自变量的第一模型和以所述无人机群悬停时间分配结果为自变量的第二模型；

对所述第一模型和所述第二模型进行迭代求解，获取所述无人机群的功率分配结果和所述无人机群悬停时间分配结果；其中，所述无人机通信数据传输效率最大化模型包括数据传输效率最大化函数和约束条件，所述数据传输效率最大化函数的自变量包括无人机群的功率分配结果和无人机群悬停时间分配结果，所述约束条件包括无人机群信号对卫星用户的干扰约束条件、单个无人机通信能量约束条件、单个无人机发射功率约束条件、无人机群总悬停时间约束条件和无人机群在单个用户上的最大悬停时间约束条件；

基于所述无人机群的功率分配优化结果和所述无人机群悬停时间分配优化结果控制所述无人机群与卫星共用同一个频段服务无人机用户和卫星用户。

2.根据权利要求1所述的卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，所述基于所述无人机通信数据传输效率公式构建所述无人机通信数据传输效率最大化模型，具体包括：

数据传输效率最大化函数：

无人机群信号对卫星用户的干扰约束条件：I_n,i(P)≤ε_p；

单个无人机通信能量约束条件：

单个无人机发射功率约束条件：0≤p_n,k≤p_max,n＝1,...,N,k＝1,...,K；

无人机群总悬停时间约束条件：

无人机群在单个用户上的最大悬停时间约束条件：0≤T_n≤T_max,n＝1,...,N；

其中，ε_p为表示干扰门限，p_max为任一无人机的最大发射功率，T_max为任一无人机在单个用户上的最大悬停时间，T_total为最大总悬停时间，p_n,k为第k个无人机在服务第n个无人机用户时的发射功率，K为无人机总数，E_k为第k个无人机能发出的最大通信能量，T_n为无人机群在服务第n个用户时的悬停时间，N为无人机用户总数；

无人机群在服务第n个无人机用户时对第i个卫星用户的干扰I_n,i(P)通过如下公式得到：

在服务第n个无人机用户时对第i个卫星用户的干扰h_ni通过如下公式得到：

h_ni＝s_niL_ni,n＝1,...,N,i＝1,...,N_s

其中，N_s为卫星用户总数，L_ni＝diag{l_ni,1,...,l_ni,K}。