恭喜東莞市三航軍民融合創新研究院;西北工業大學深圳研究院王大偉獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜東莞市三航軍民融合創新研究院;西北工業大學深圳研究院申請的專利一種用于空中基站輔助的災后應急網絡資源管理方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115550898B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211143007.X,技術領域涉及:H04W4/90;該發明授權一種用于空中基站輔助的災后應急網絡資源管理方法是由王大偉;李佳蔚;何亦昕;練彬;王伶;許茜;張若南設計研發完成,并于2022-09-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種用于空中基站輔助的災后應急網絡資源管理方法在說明書摘要公布了:本方法提出了一種用于空中基站ABS輔助的災后應急網絡中的設備到基礎設施D2I和設備到設備D2D協作框架,并在此基礎上研究了資源管理問題。首先通過考慮D2I和D2D協作框架的速率要求和可靠性進行優化功率控制和頻譜分配,制定了一個多目標優化問題以表征兩個關鍵性能指標之間的權衡,即:a總功耗最小化主要;b和速率最大化次要;接著從理論上推導了最優功率控制策略的顯式表達式;然后將頻譜分配問題轉化為二部圖最大匹配問題,利用匈牙利算法得到了最優頻譜分配策略。本發明所設計的資源管理算法減少了54.2%的總功耗,有效降低功耗并最大化和速率,實現節能和性能增強,在兩個性能指標之間實現了理想的平衡。
本發明授權一種用于空中基站輔助的災后應急網絡資源管理方法在權利要求書中公布了:1.用于空中基站協助的災后應急網絡中資源管理的D2I和D2D協作框架包括以下步驟:第一步,構建由一個空中基站和C個蜂窩用戶組成的空地協同應急通信網絡模型;第二步,基于無線鏈路損耗構建空對地信道模型;第三步,基于D2I鏈路基本速率需求以及D2D鏈路可靠性,進行空地協同物聯網資源管理問題建模;第四步,基于D2I鏈路的速率和最大化方案,制定最優功率控制策略;第五步,基于最優功率控制策略,采用匈牙利算法獲得最佳頻譜分配策略;所述第一步,構建由一個空中基站和C個蜂窩用戶組成的空地協同應急通信網絡模型,具體包括:步驟1.1,假設有D對蜂窩用戶以D2D形式進行本地高可靠的數據交換,定義為D={1,2,...,D},定義符號dt和dr來區分第d個,D2D用戶對的發送端和接收端;步驟1.2,本方法定義頻譜復用方案為如果用戶c,的D2I鏈路的頻譜被第d個D2D用戶對復用,rc,d=1,否則rc,d=0,即rc,d∈{0,1},此外分別定義進行D2I和D2D通信時的發射功率集合為和步驟1.3,用戶c進行D2I通信時的信干燥比SINRγc表示為: 其中hc,B為用戶c與ABS之間的小尺度衰落,ηc,B為用戶c與ABS之間的大尺度衰落,為dt與ABS之間的小尺度衰落,為dt與ABS之間的大尺度衰落,σ2為噪聲功率;步驟1.4,第d個D2D用戶對的表示為: 其中,為dt和dr之間的小尺度衰落,為dt和dr之間的大尺度衰落,為用戶c與dr之間的小尺度衰落,為用戶c與dr之間的大尺度衰落,為D2D鏈路的基本SINR需求;所述第二步基于無線鏈路損耗構建空對地信道模型具體包括:步驟2.1,對于空對地air-to-ground,A2G信道無線鏈路損耗通常包括兩部分,即可視距line-of-sight,LoS分量和非可視距non-light-of-sight,NLoS分量分別為: 和 其中,dc,B為用戶c到ABS的直線距離,fv為載波頻率,v為光速,η1和η2分別為LoS分量和NLoS分量的平均陰影衰落;步驟2.2,根據式S.3、S.4,可知空中基站協助的物聯網中出現LoS分量的概率PLoS和NLoS分量的概率PNLoS分別表示為: 和 步驟2.3,根據式S.1-S.6,用戶c到ABS的路徑損耗PLc,B表示為: 所述第三步,基于D2I鏈路基本速率需求以及D2D鏈路可靠性,進行空地協同物聯網資源管理問題建模具體包括:步驟3.1,通過聯合優化頻譜復用R和功率分配PD2I,PD2D,最小化設備功耗且最大化D2I和D2D鏈路的速率和;步驟3.2,將多目標優化問題建模為: 其中,B0為信道帶寬,為D2I鏈路的最低容量需求,和分別為進行D2I和D2D通信時的最大發射功率;所述第四步基于D2I鏈路的速率和最大化方案,制定最優功率控制策略具體包括:步驟4.1,為實現最小化設備功耗將功率分配問題表示為: 步驟4.2,為滿足約束8c,表示為: 步驟4.3,為滿足約束8d,表示為: 步驟4.4,根據式S.10和S.11,功率分配問題改寫為: P2.2是一個線性規劃問題,根據P2.2的可行域可得到P2.2的解析解,即D2I和D2D通信時的最優發射功率和分別為: 和 所述第五步基于最優功率控制策略,采用匈牙利算法獲得最佳頻譜分配策略具體包括:步驟5.1,將最優功率分配和代入第c個D2I鏈路和第d個D2D鏈路,從而獲得最大容量 步驟5.2,頻譜復用問題可簡化為: 步驟5.3,P3可以通過采用匈牙利算法Hungarianalgorithm來獲得最大匹配,即R*。
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