非授权频段下无人机辅助通信的轨迹与资源分配优化

来源：电子与信息学报杂志2024年第11期北京时间：

作者：潘钰, 胡航, 金虎, 雷迎科, 冯辉, 姜丽, 张孟伯

单位：1.国防科技大学电子对抗学院 合肥 2300312.空军工程大学信息与导航学院 西安 710082

摘要：为解决无人机(UAV)在非授权频段下频谱资源受限的瓶颈问题，针对城市环境中UAV辅助监测的通信网络，该文提出一种下垫式(Underlay)接入机制下的高谱效联合优化方案。基于UAV的高机动性将空地信道建模为概率性视距(LoS)信道，考虑同信道干扰和UAV最大速度约束建立联合功率分配-轨迹规划的混合资源优化模型，在主用户占用频谱情况下使UAV在给定任务时间内实现监测数据的快速传输。原始问题为NP-hard的混合整数非凸问题，首先将其解耦为双层规划问题，采用松弛变量和逐次凸逼近(SCA)技术将轨迹问题转换为凸规划问题后实现有效求解。仿真验证了所提联合优化方案相比改进粒子群优化(PSO)方案能够提升最高约19%的频谱效率，且对于维度较高的轨迹规划问题，所提基于SCA的算法具有更低的算法复杂度和更快的收敛性。

关键词：无人机通信, 频谱共享, 轨迹规划, 凸优化

基金资助：陕西省自然科学基础研究计划(2024JC-YBMS-514)