[发明专利]基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法及系统

说明书

本发明公开一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法及系统，包括：在灾后UAV通信网络模型中，根据每个UAV的通信带宽和UAV辅助通信区域内地面用户的数量，得到UAV与地面用户之间的通信带宽；根据UAV与地面用户之间的通信带宽和路径损耗得到UAV与地面用户之间的传输速率，根据通信传输速率与UAV自身总功率消耗得到UAV能效；以最大化所有UAV总能效为目标函数，采用最优传输理论将目标函数转换为最小化地面用户坐标与UAV坐标间传输映射的传输成本，根据传输成本函数得到最优传输映射，基于此划分UAV辅助通信区域。合理规划UAV与地面用户之间的连接，解决UAV机载能量有限的问题，避免产生过负载区域，实现各区域内的负载均衡，保证UAV总能量效率的最大化。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自然灾害的发生往往会对受灾地区造成巨大的经济损失，同时会造成地面通信设施(例如地面基站)的损坏，这不仅为救援任务等紧急事件的实施带来严峻的挑战，也为灾后地区人民的生活带来很大的不便；并且地面通信设施往往结构复杂，构建耗时，很难在短时间内恢复，所以灾后的应急网络的构建成为了不可避免的难题。

现如今无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)开始广泛应用于民事领域，并且日益成为无线通信领域的强大的新型通信设备，开始在各种无线通信网络中承担不同的角色，例如空中基站，空中中继节点等；同时UAV具有高度的灵活性以及可移动性，使其在无线通信中相比于原始的地面通信设施，能够实现快速部署以及灵活移动，UAV的这些特点为其在受灾地区构建临时通信网络提供了可能，于是可以考虑在受灾地区部署多个UAV作为空中基站，代替地面受损基站来提供临时的无线覆盖。

虽然UAV能够实现临时的网络覆盖，但是现有的UAV由于体积以及重量等因素的限制，使得其机载电池电量有限，造成UAV有限的机载能量不能持久的为用户提供服务的困境，为了能够更有效更持久的服务地面用户，需要合理的进行各个UAV服务区域的划分来实现各个划分区域之间的负载均衡，从而来实现此应急无线网络中UAV能量效率的最大化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法及系统，通过部署多个UAV实现灾后地区应急无线通信网络的构建，通过最优传输理论实现UAV辅助通信区域的划分，合理规划UAV与地面用户之间的连接，解决UAV机载能量有限的问题，避免产生过负载区域，实现各区域内的负载均衡，保证UAV总能量效率的最大化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法，包括：

在灾后UAV通信网络模型中，根据每个UAV的通信带宽和UAV辅助通信区域内地面用户的数量，得到UAV与地面用户之间的通信带宽；

根据UAV与地面用户之间的通信带宽和路径损耗得到UAV与地面用户之间的传输速率，根据通信传输速率与UAV自身总功率消耗得到UAV能效；

以最大化所有UAV总能效为目标函数，采用最优传输理论将目标函数转换为最小化地面用户坐标与UAV坐标间传输映射的传输成本，根据传输成本函数得到最优传输映射，基于此划分UAV辅助通信区域。

第二方面，本发明提供一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分系统，包括：

下行链路构建模块，被配置为在灾后UAV通信网络模型中，根据每个UAV的通信带宽和UAV辅助通信区域内地面用户的数量，得到UAV与地面用户之间的通信带宽；