基于全频谱共享的三维轨迹和功率优化方法

来源：电子与信息学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：裴二荣, 陈新虎, 陈琪美, 孙远欣, 黎伟

单位：1.重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 4000652.武汉大学电子信息学院 武汉 4300723.重庆金美通信有限公司 重庆 400035

摘要：当前蜂窝系统频谱资源极度短缺，免授权频谱因而被建议在蜂窝系统中使用。无人机(UAV)的飞行轨迹和功率控制对频谱利用效率有重大影响。然而，基于频谱共享的3维轨迹和功率优化方法却鲜少研究。为此，该文首先提出一种全频谱共享方法，即无人机通过控制上行蜂窝用户和设备到设备(D2D)用户的发射功率，在不影响WiFi设备正常传输的前提下使用免授权频谱；同时无人机也能够在不影响其他下行蜂窝用户的前提下使用授权频谱。然后基于提出的全频谱共享方法，该文构建了无人机电池能量约束下的3维飞行轨迹和发射功率的联合优化问题。为了求解提出的复杂多变量耦合的非凸优化问题，该文采用块坐标下降和连续凸逼近方法将原问题转化为3维轨迹优化和功率控制两个凸优化子问题并迭代求解。大量仿真结果证明提出的基于3维轨迹和功率优化的全频谱共享方法能够显著提高频谱利用效率。

关键词：全频谱共享, 无人机通信, 设备到设备, 3维轨迹, 功率控制

基金资助：国家自然科学基金(62071077)，重庆成渝科技创新项目(KJCXZD2020026)