[发明专利]基于运动信源的无人机能量协同传输方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于运动信源的无人机能量协同传输方法及装置，包括：将信息传输运动过程分为N个时隙周期；在时隙周期内，基于第一无人机中继信号转发质量和第二无人机中继信号转发质量进行中继选择确定信息中继和能量中继；在确定信息中继和能量中继后调整第一无人机和第二无人机的功率分流比，并按调整后功率分流比进行由运动信源至终端的两跳信息传输。本实施例通过能量收集技术以及无人机组内部的能量协同方案，解决无人机中继储能、续航受限的问题，并通过灵活调整无人机的角色以及其接收机的功率分流比，以应对信源运动带来的信道时变问题，进而达到最大化装置吞吐量的目的。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于运动信源的无人机能量协同传输方法及装置。

背景技术

在无线通信领域，中继有利于提高源端和目标之间传输的可靠性、提升系统数据吞吐量，并通过提供附加链路来扩展网络覆盖范围。无人机作为中继在无线通信的运用日益广泛，相较于传统静态中继，得益于其小巧、灵活及多功能性，无人机中继具有以下优势与特征：(i)空中无人机可以根据实时需求动态调整，即快速和灵活的部署；(ii)高且可控的3D移动性，飞行轨迹更加灵活、适用于更复杂多变的场景；(iii)视距主导信道，能减少衰落，从而带来更加稳定的链路质量和更高的可靠性。在中继端，放大转发策略(Amplify-and-Forward，AF)相较于解码转发策略(Decode-and-Forward，DF)复杂度更低，而无人机接收机不宜配备复杂的电路，因此AF协议被更加广泛地应用在无人机中继通信场景中。

无人机中继受限于电池与续航能力，而能量收集(Energy Harvesting，EH)技术可以保证长时间运行的无人机中继的能量续航，具有先进性和实用性。借由电磁辐射这一具有无线广播性质的能源，在无人机的接收端设计能量收集天线与电路，再通过设备整流器将其转化为电能以供设备的使用，使无人机可以同时具有能量广播与信息接收的功能，不仅可以单独完成能量传输(Wireless Energy Transfer，WET)以及信息传输(WirelessInformation Transfer，WIT)，也能更高效地实现信息与能量的高效同传(SimultaneousWireless Information and Energy Transfer，SWIPT)。EH技术主要包括时间切换(TimeSwitching，TS)和功率分流(Power Splitting)，其重要指标分别为在单位时隙内EH和信息传输(Information Processing，IP)的时间切换因子以及在两个连续时隙内用于EH和IP的功率分流比，且PS的使用相对更为广泛。而EH技术中，所收集的能量信号来源可以是信源、外部源、人工噪声(Artificial Noise，AN)等。然而，现有的基于能量收集的中继方案中，一方面较少考虑到源端及中继的运动性，由此得到的最优功率分流比缺乏应对各种运动轨迹的灵活调整能力；另一方面，其能量源大多是信源或其他外部源，当多台无人机中继被使用时，未考虑到运动过程中不同无人机的能量收集情况的差异性以及无人机之间的能量维度的协同即EC，使得多台无人机收集到的能量无法得到最大化的利用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于运动信源的无人机能量协同传输方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种基于运动信源的无人机能量协同传输方法，包括：

将信息传输运动过程分为N个时隙周期；N为正整数；

在时隙周期内，基于第一无人机中继信号转发质量和第二无人机中继信号转发质量进行中继选择确定信息中继和能量中继；其中，所述转发质量的参考指标为信噪比；与所述信息中继对应的无人机中继信号转发质量高于与所述能量中继对应的无人机中继信号转发质量；