[发明专利]一种基于非正交多址接入的无人机中继方法、存储介质及设备

说明书

本发明公开了一种基于非正交多址接入的无人机中继方法、存储介质及设备，构建宏小区通信网络模型；基于通信节点之间的网络模型，构建通信节点之间信息传输机制；基于构建的宏小区通信网络模型与信息传输机制，确立基站、无人机中继、小区边缘用户之间的信道容量；基于通信节点间的信道容量确立单个用户的吞吐量；基于单个用户的吞吐量，构建全部用户总吞吐量的优化目标与约束条件；基于全部用户总吞吐量的优化目标与约束条件，采用遗传算法求解优化问题，获取最优的无人机空间位置与最优的总吞吐量，构建无人机中继方法。本发明有效提高小区边缘用户的吞吐量，并通过对无人机的空间位置进行优化，进一步提高了增强的效果。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于非正交多址(Non-orthogonalMultiple Access，NOMA)接入的无人机中继方法、存储介质及设备。

背景技术

无人机通信网络相对于基于地面基站的通信网络可以更加快速、灵活地部署，通过对无人机空间位置，飞行姿态等状态的动态调整来最大限度地适应通信环境，为通信性能的提高带来了新的可能性。作为无人机通信的典型场景之一，无人机可以作为中继器连接两个或更多远程用户之间的无线信道，通过将链路从非视距(Non-Line-of-Sight，NLOS)链路转换为视距(Line-of-Sight，LOS)链路，降低通信链路的路径损耗，提升用户间的通信质量。近年来，基于正交多址的无人机中继协议已慢慢完善，但随着通信产业的更新升级，对通信系统的传输速率、时延、设备接入量等提出了新的要求，现存的无人机中继协议难以满足日益增长的通信需求。

现有技术一通过研究了一种中继系统，其中无人机通过正交多址技术建立了一个无人机中继网络，通过优化无人机中继的位置以及带宽分配来提高配对的信号发送机和接收机的最低传输速率，但是该技术的目的是提高系统的最低传输速率，仅仅通过资源的分配使系统可以满足每个用户的最低速率需求，但没有提升系统总的信道容量，没有增强系统表现出的整体性能。此外，该技术采用正交多址技术来实现中继功能，这使得通信链路中的部分信号不仅没有得到充分利用，反而作为噪声降低了信噪比，导致通信质量变差，无法满足距离较远的小区边缘用户的需求。

现有技术二通过采用一个无人机作为放大转发中继，建立了一种单小区多用户的正交多址接入网络，为了保证用户公平性的同时提高吞吐率，提出了一种基于粒子群算法的优化算法。该技术使得无人机对多用户小区进行信号增强，但该技术将无人机视为固定节点进行设计，没有充分利用到无人机的高机动性，而无人机的空间位置对基站到无人机以及无人机到用户的链路都有影响，且影响较大，因此利用无人机空间位置能够动态调整的特点可以最大限度的适应通信环境，提升信道容量，显然该技术在理论上使系统吞吐量出现了一定损失。

现有技术三使用正交多址技术建立了一个单小区多的无人机中继系统，并对无人机中继的高度进行了优化，使系统的总吞吐量有了一定的提高。但是该技术在实现时，第一个时隙的基站信号没有得到很好地利用，造成了资源的浪费。此外，该技术仅仅对无人机的垂直高度进行了优化，没有进行三维空间上全面优化，而通信链路中一个重要的参数就是节点间的距离，距离应该是三维方向上的相对位置关系，因此仅仅考虑垂直高度是有一定局限性的。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)没有考虑到系统总的吞吐量提升，采用正交多址造成了资源的浪费，影响小区边缘用户的通信质量。

(2)没有利用无人机位置可以动态调整的优势，损失了一定的吞吐量。

(3)浪费射频资源，且在无人机位置的优化上仅考虑了无人机的垂直高度，有一定局限性。