[发明专利]基于能效最优的无人机辅助无线通信系统负载分流方法

摘要

基于能效最优的无人机辅助无线通信系统负载分流方法，以最大化无人机节点的能效为目标，并考虑无人机节点自身飞行条件约束、服务用户速率约束和中断概率约束，对无人机节点的飞行半径和速率、基站服务半径、用户速率门限以及无人机节点和基站的频带分配因子等参量进行联合优化建立模型求解即可得到能效最优的负载分流方法。本发明有益效果：解决现有无人机辅助无线通信系统负载分流的能效优化问题，充分利用无人机节点的有限能源。

主权项

1.基于能效最优的无人机辅助无线通信系统负载分流方法，所述无人机辅助无线通信系统包括一个无人机节点、一个无线通信基站和多个用户，无线通信基站的高度为HB，覆盖半径为rcell，且通过服务半径rs将覆盖区域内均匀分布着密度为λ的多个用户划分为基站服务用户和无人机服务用户，无人机节点以半径ru和高度HU进行圆周飞行，为无线通信基站覆盖区内的用户提供负载分流服务，整个系统带宽为B，无人机节点与基站采用正交频率分配方案，ρ表示带宽划分因子，即ρB分配给无人机节点，(1‑ρ)B分配给基站，其特征在于：所述负载分流方法包括以下步骤：步骤一、计算无人机节点圆周飞行时的飞行功耗Pfly：其中，c1和c2是与无人机节点重量、机翼面积、空气密度有关的正数常量因子，g表示重力加速度，v表示无人机节点的飞行速率，单位m/s；步骤二、无人机节点的能耗函数为η/Pfly，以最大化该能效为目标，并考虑无人机节点自身飞行条件约束和服务用户速率约束，建立关于无人机节点的飞行半径和速率、无线通信基站服务半径、用户速率门限以及无人机节点和无线通信基站的频带分配因子参量的数学模型：s.t.C1:Pout≤PthC3:0≤rs≤ru≤rcellC4:0≤ρ≤1C5:0≤v≤vmax；其中，η表示无线通信基站服务的用户的速率门限，P_out表示无线通信基站服务的用户的中断概率，P_th表示中断概率约束，表示无人机节点服务的用户的平均速率，v_max表示无人机节点的最大飞行速度，C1表示预设的无线通信基站服务用户的中断概率门限值，C2表示无人机节点服务的用户其平均速率不能低于中断速率，C3‑C5表示表示优化变量的可行域边界约束条件；步骤三、对步骤二中的数学模型求解得到最优解即为能效最优的无人机辅助通信系统负载分流方法。