基于NOMA的无人机轨迹与功率联合优化

摘要

无人机通信和非正交多址接入技术是未来通信系统的重要组成部分。在非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)中,接收端串行干扰消除的顺序由信道增益大小决定。然而,移动无人机系统中用户信道增益会随着无人机位置变化,使得轨迹优化与功率优化相互耦合。为此,提出一种基于NOMA的移动无人机系统的轨迹与功率联合优化方法,在满足无人机的起点与终点、飞行时间、飞行速度和发送功率等约束的情况下,最大化用户的最小可达平均速率。因该优化问题高度耦合且非凸,故先将它等价转化为一个较容易处理的形式,然后使用一种基于惩罚对偶分解的算法求得优化问题的一个稳态解。仿真结果表明:相比于无轨迹优化的算法,所提算法的性能可以随着飞行时间的增加而提升,并在飞行时间为70 s时达到0.7 bit·s-1·Hz-1;与基于正交多址接入的联合优化算法相比,所提算法的性能增益也可超过0.1 bit·s-1·Hz-1。