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基于协作频谱感知的多无人机通信网络谱效优化研究

2021-09-14张宏伟达新宇胡航倪磊潘钰

北京理工大学学报 2021年8期
关键词:优化

张宏伟, 达新宇, 胡航, 倪磊, 潘钰

(1. 空军工程大学 研究生院,陕西,西安 710077;2. 空军工程大学 信息与导航学院,陕西,西安 710077; 3.中国人民解放军95263部队,湖北,孝感 432600)

无人机因其广泛的应用前景而备受关注,常见应用场景包括:军事行动、监视侦察和荒野搜救等领域[1-3]. 装备有摄像机、传感器等通信设备的UAV,由于其自身的机动性和灵活性等特点,可用于辅助地面设备完成监视和侦察等任务. UAV在高速5 G网络和未来6 G网络中扮演重要角色[4],可实现网络连接向空中扩展,进一步为地面通信设备提供各种服务. UAV辅助通信具有快速、高效、低成本等优点,可有效缓解自然灾害和严重阴影等紧急场景下的通信问题[5]. 为充分利用UAV通信场景的潜在优势,UAV需要解决其频谱资源稀缺问题进而实现高效通信[6]. 近年来,UAV应用场景的工作需求已远超其现有承担能力,随着无线网络新设备的急剧增加,在UAV运行的非授权频段(例如:IEEE L波段、IEEE S波段和ISM波段)存在许多与之竞争的通信设备,如智能手机、手表等,其蓝牙和WiFi与UAV在频段内共存[7],对UAV的通信性能造成严重影响. 因此,频谱资源短缺、利用率低是UAV实现高效通信所面临的重要挑战之一[8].

认知无线电(cognitive radio,CR)技术作为解决当前无线通信领域频谱资源短缺最直接、最有效的手段,可以通过机会性地利用主用户(primary user,PU)授权频谱解决频谱拥挤问题[9],并且在推广5G、研发6G以及实现物联网(internet of things,IoT)技术等方面至关重要[10]. UAV安装传感器可以实现CR功能,在Interweave模式下,UAV作为次用户(secondary user,SU)通过频……

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