基于FH-OFDMA无人驾驶航空器C波段C2信道资源分配算法

摘要

针对无人驾驶航空器（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）C波段指挥与控制（Command and Control,C2）链路在面对大规模、动态变化的UAV集群通信场景时仍面临频谱资源紧张、信道状态适应能力差等问题，提出一种基于跳频正交频分多址（Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access,FH-OFDMA）无人驾驶航空器C波段C2信道资源分配算法。该算法首先根据各UAV在不同子载波上的信道增益和最小信噪比门限，反推满足C2链路服务质量需求的最小发射功率，并将子载波选择建模为加权二分图最小代价匹配问题，生成信道感知的跳频图案。然后在给定跳频图案的条件下，以最小功率为功率下界，对剩余功率执行改进二次注水分配，实现跳频图案矩阵与发射功率矩阵的联合优化。仿真结果表明，相较于传统的固定分配平均功率算法和伪随机跳频结合注水算法所提算法在系统吞吐量方面提升约16%，随着UAV的增加，满足信噪比门限方面的优势更加显著。

关键词

无人驾驶航空器 / 指挥与控制链路 / 跳频正交频分多址 / 信噪比 / 信道资源分配

基金资助

国家自然科学基金项目（52072174）; 高端外国专家引进计划项目（G2023202003L）; 天津市科技计划项目（24JCZDJC00090）; 中央高校基本科研业务费专项项目（3122025TD07）