本發(fā)明涉及通信技術(shù)，尤其涉及一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法。

背景技術(shù)：

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，空地網(wǎng)絡(luò)作為支持高動態(tài)環(huán)境、高靈活性覆蓋需求的重要解決方案，逐漸成為研究熱點(diǎn)。無人機(jī)基站的靈活部署能力，使其在災(zāi)難救援、偏遠(yuǎn)區(qū)域通信覆蓋以及熱點(diǎn)區(qū)域容量增強(qiáng)等場景中具有重要應(yīng)用價(jià)值。然而，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)基站的高效部署仍面臨以下問題：

2、1、基于泊松點(diǎn)過程的無人機(jī)基站部署：泊松點(diǎn)過程是隨機(jī)幾何理論中最常用的點(diǎn)過程模型，其假設(shè)基站和用戶均隨機(jī)分布于目標(biāo)區(qū)域。其數(shù)學(xué)模型簡單，可推導(dǎo)閉式表達(dá)式用于分析覆蓋概率、信干噪比等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。由于自身特性，無法體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的排斥特性，難以適應(yīng)實(shí)際場景中基站分布的特點(diǎn)。

3、2、基于硬核點(diǎn)過程的基站部署：硬核點(diǎn)過程通過在泊松點(diǎn)過程中加入最小距離約束，強(qiáng)制基站間保持一定的物理間距，以反映節(jié)點(diǎn)排斥特性。由于約束條件剛性，缺乏靈活性，難以描述不同場景下的排斥需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，以解決上述背景技術(shù)中提出現(xiàn)有點(diǎn)過程模型在建模靈活性方面存在局限性，難以有效適應(yīng)多種場景需求的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，包括以下具體步驟：

4、第一步，構(gòu)建由無人機(jī)基站、用戶終端、地面基站組成的空地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；

5、第二步，地面基站收集無人機(jī)基站周期性向地面基站匯報(bào)狀態(tài)信息，以及用戶終端向地面基站發(fā)射信息后，將無人機(jī)基站、用戶終端發(fā)送的信息匯報(bào)云端網(wǎng)絡(luò)；

6、第三步，云端網(wǎng)絡(luò)采集地面基站匯報(bào)的信息后，根據(jù)β-ginibre點(diǎn)過程進(jìn)行尋找最優(yōu)參數(shù)配置，得到無人機(jī)基站位置部署；

7、第四步，將最優(yōu)參數(shù)配置和無人機(jī)基站位置部署參數(shù)發(fā)送地面基站，地面基站再將最優(yōu)參數(shù)配置和無人機(jī)基站位置部署參數(shù)發(fā)送給無人機(jī)基站；

8、第五步，無人機(jī)基站根據(jù)參數(shù)進(jìn)行部署，之后云端網(wǎng)絡(luò)根據(jù)無人機(jī)基站的部署，確定接入無人機(jī)基站的用戶終端，地面基站發(fā)出切換或接入指令，最后用戶終端根據(jù)最大信號接入準(zhǔn)則，選擇接入的地面基站。

9、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案：所述無人機(jī)基站為懸浮于空中的無人機(jī)基站，提供靈活、按需的覆蓋，適合用于遠(yuǎn)離地面基站或緊急場景。

10、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案：所述地面基站為固定的傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站，主要覆蓋城市區(qū)域或基礎(chǔ)設(shè)施完備的地方。

11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案：所述用戶終端為隨機(jī)分布在網(wǎng)絡(luò)中的用戶設(shè)備，包括移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)終端；根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的不同進(jìn)行區(qū)分，服務(wù)基站為無人機(jī)基站的用戶為uue，服務(wù)地面基站的為gue。

12、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案：無人機(jī)基站的分布遵循β-ginibre點(diǎn)過程，β-ginibre點(diǎn)過程用于描述無人機(jī)基站在空間中的分布，考慮排斥性，避免無人機(jī)基站過于密集；β-ginibre點(diǎn)過程中，用于調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的空間排斥特性。

13、6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，當(dāng)時(shí)，基站分布趨于ginibre?點(diǎn)過程；當(dāng)時(shí)，基站分布退化為完全獨(dú)立的泊松點(diǎn)過程。

14、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案：β-ginibre點(diǎn)過程的生成過程如下：首先生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ginibre點(diǎn)過程，其節(jié)點(diǎn)遵循具有排斥性的空間分布，且節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性由ginibre點(diǎn)過程的核函數(shù)決定；

15、然后，對于每個(gè)生成的節(jié)點(diǎn)，獨(dú)立地以概率決定是否保留該節(jié)點(diǎn)，如果保留，則繼續(xù)進(jìn)行下一步；如果不保留，則刪除該節(jié)點(diǎn)；

16、最后，對保留的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，按照縮放因子進(jìn)行位置調(diào)整，以保持整個(gè)點(diǎn)過程的強(qiáng)度不變?？s放操作確保了經(jīng)過稀疏化后的點(diǎn)集仍具有與原始ginibre點(diǎn)過程相同的強(qiáng)度。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1.提高模型的靈活性和適應(yīng)性：本發(fā)明β-gpp引入了一個(gè)可調(diào)參數(shù)β，用于控制節(jié)點(diǎn)分布的隨機(jī)性和排斥強(qiáng)度之間的平衡，當(dāng)β接近0時(shí)，β-gpp的分布趨近于泊松點(diǎn)過程，適用于完全隨機(jī)分布場景；當(dāng)β接近1時(shí)，β-gpp的分布接近于標(biāo)準(zhǔn)的ginibre點(diǎn)過程，適用于需要較強(qiáng)排斥的密集覆蓋場景，通過調(diào)整β，可以靈活描述從完全隨機(jī)到強(qiáng)排斥之間的多種分布特性，能夠更好地適應(yīng)多種不同的場景，包括城市、高密度區(qū)域、災(zāi)區(qū)等，避免單一模型的適用性限制。

19、2.精確的性能分析：解析化的性能評估：基于β-gpp的性能分析能夠提供閉式表達(dá)式，量化覆蓋概率、信干噪比、吞吐量等關(guān)鍵性能指標(biāo)基站分布的隨機(jī)性和排斥性。例如，在用戶稀疏區(qū)域，基站之間可以較為隨機(jī)分布，而在用戶密集區(qū)域則會自動增加排斥強(qiáng)度，避免基站過度聚集導(dǎo)致的干擾。

20、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

技術(shù)特征：

1.一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，所述無人機(jī)基站為懸浮于空中的無人機(jī)基站，提供靈活、按需的覆蓋，適合用于遠(yuǎn)離地面基站或緊急場景。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，所述地面基站為固定的傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站，主要覆蓋城市區(qū)域或基礎(chǔ)設(shè)施完備的地方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，所述用戶終端為隨機(jī)分布在網(wǎng)絡(luò)中的用戶設(shè)備，包括移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)終端；根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的不同進(jìn)行區(qū)分，服務(wù)基站為無人機(jī)基站的用戶為uue，服務(wù)地面基站的為gue。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，無人機(jī)基站的分布遵循β-ginibre點(diǎn)過程，β-ginibre點(diǎn)過程用于描述無人機(jī)基站在空間中的分布，考慮排斥性，避免無人機(jī)基站過于密集；β-ginibre點(diǎn)過程中，用于調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的空間排斥特性。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，當(dāng)時(shí)，基站分布趨于ginibre?點(diǎn)過程；當(dāng)時(shí)，基站分布退化為完全獨(dú)立的泊松點(diǎn)過程。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，其特征在于，β-ginibre點(diǎn)過程的生成過程如下：首先生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ginibre點(diǎn)過程，其節(jié)點(diǎn)遵循具有排斥性的空間分布，且節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性由ginibre點(diǎn)過程的核函數(shù)決定；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于非泊松點(diǎn)過程的空地網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)基站部署方法，包括以下具體步驟：第一步，構(gòu)建由無人機(jī)基站、用戶終端、地面基站組成的空地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；第二步，地面基站收集無人機(jī)基站周期性向地面基站匯報(bào)狀態(tài)信息，以及用戶終端向地面基站發(fā)射信息后，將無人機(jī)基站、用戶終端發(fā)送的信息匯報(bào)云端網(wǎng)絡(luò)；第三步，云端網(wǎng)絡(luò)采集地面基站匯報(bào)的信息后，根據(jù)β?Ginibre點(diǎn)過程進(jìn)行尋找最優(yōu)參數(shù)配置，得到無人機(jī)基站位置部署。本發(fā)明β?GPP引入了一個(gè)可調(diào)參數(shù)β，用于控制節(jié)點(diǎn)分布的隨機(jī)性和排斥強(qiáng)度之間的平衡，通過調(diào)整β，可以靈活描述從完全隨機(jī)到強(qiáng)排斥之間的多種分布特性，能夠更好地適應(yīng)多種不同的場景。

技術(shù)研發(fā)人員：梁彬,鄒都
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15