【无人机】基于粒子群优化干扰受限下无人机群辅助网络附matlab代码

简介: 【无人机】基于粒子群优化干扰受限下无人机群辅助网络附matlab代码

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⛄ 内容介绍

本文研究了三种在实际的空地(ATG)信道模型下基本部署设计,即最小数量的无人机,它们的最佳部署位置和最佳发射功率分配。由于这三个设计目标是耦合的,结合平衡信号,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的方案干扰加噪声比(SINR)发射功率分配。通过利用封闭形式表达式在SINR平衡最优功率分配和由此产生的SINR中,提出了基于PSO的方案迭代优化无人机的数量,然后优化它们的位置,直到每个无人机的SINR用户满足其所需的最小值。为了改进所提出方案的收敛性设计了一些方案,通过分析系统,对无人机的最小数量进行初步估计在使用K-means聚类技术初始化UAV位置之前,求和速率容量。最后开发了功率微调方案以进一步降低总发射功率广泛的模拟以确认所提出方案的良好性能。

⛄ 部分代码

function [SINR,P ] = Flow_UAV(ITER,X,users_sets)


k_center = size(X,2)/3;

for i = 1: k_center

   centerpoint(i,:) = [X(i*3-2),X(i*3-1)];

   h(i) = X(i*3);

end

N_users = users_sets;

u_distance = 500;

%all_users = u_distance * rand(200,2);

%load('alluser.mat', 'all_users');

s=ITER;

rng(s);

all_users = 500*rand(users_sets,2);

%%   pathloss max choice

N_total = 20;

placement = zeros(N_total,N_users);

for u = 1:N_users

   dist_u = zeros(k_center,1);

   for N =  1:k_center

       dist_u(N) = norm(all_users(u,:) - centerpoint(N,:));

       pathloss(u,N) = pathloss3D(dist_u(N),h(N));

   end

   [N_dist, N_belong] = min(pathloss(u,:));

   label(u) =  N_belong;

   

   n=hist(label,[1:40]);

   for N_tot = 1:N_total

       if n(N_tot)>20

           pathloss(u,N_tot)=[10^30];pathloss(u+1,N_tot)=[10^30];

       end

   end

   [N_dist, N_belong] = min(pathloss(u,:));

   label(u) =  N_belong;

   placement(label(u),u) = 1;

   dist_all(u) = N_dist;

   

   power_normolization(1,u)=1;

   yita(u) = 10^-12;

end

%% pathloss

alpha = [0.0001,0.001];


for u_row = 1:N_users

   for u_col = 1:N_users

       R_deno = norm(all_users(u_row,:)-centerpoint(label(u_row),:));

       R_nume = norm(all_users(u_row,:)-centerpoint(label(u_col),:));% the distance between the u_col-th user and the u_row-th user's BS.

       g(u_row, u_col,:) = 1/pathloss3D(R_nume, h(label(u_col)));

   end

   r(u_row) = 1/pathloss3D(R_deno, h(label(u_row)));

end

diag_r = diag(r);

f = g-diag_r*eye(N_users);

for K = 1:k_center                                                      %damping factors

   for i = 1:N_users

       for j = 1:N_users

           A(i,j) = alpha((label(i)==label(j))+1);

       end

   end

   DC(:,:,K) = diag(1./r) * ( A.*f+ 10*yita'*placement(K,:) );                 %SINR model

   [a(:,:,K),b(:,:,K)] = eig(DC(:,:,K));

   eigenvalue = diag(b(:,:,K));

   lamda(K) = max(eigenvalue);

   for i = 1:length(DC(:,:,K))

       if lamda(K) == eigenvalue(i)

           break;

       end

   end

   y_lamda(:,K) = a(:,i,K);

end


[rho,index] = max(lamda);

SINR = 1/rho;

P(:) = 0.1*y_lamda(:,index)/(placement(index,:)*y_lamda(:,index)); %real power

end

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] Liu W ,  Niu G ,  Cao Q , et al. Particle Swarm Optimization for Interference-Limited Unmanned Aerial Vehicle-Assisted Networks[J]. IEEE Access, 2020, 8:174342-174352.

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