CN112637817B - 接入控制方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

接入控制方法及装置、电子设备、存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种接入控制方法及装置、电子设备、存储介质，该方法包括：获取无人机的信道信息和发射功率；依据信道信息确定信道增益值；按照信道增益值的降序顺序进行排序；确定传输速率；将第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机的第一干扰值和第二干扰值；依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；将目标发射功率发送至对应的无人机；从而实现能够快速确定无人机的目标发射功率，并且可以很好地适应无人机快速移动的特征，当无人机以对应的目标发射功率接入基站时，可以有效减少数据丢包率，实现网络吞吐量的最大化。

Description

接入控制方法及装置、电子设备、存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种接入控制方法及装置、电子设备、存储介质。
背景技术
无人机具有部署方便、灵活性高、成本低等特点，越来越多地应用于军事和民用领域。多无人机通过蜂窝模式组成的网络摆脱了对地面基站部署的区域限制，弥补了地面网络和监控系统灵活性差、覆盖区域有限等不足。
接入控制作为数据通信的关键技术之一，可以为上层传输提供可靠的链路联通服务。随着5G技术的不断成熟，NOMA(Non-Orthogonal Multiple-Access，非正交多接入)技术越来越多的应用于未来蜂窝网络接入控制，通过用户间信号叠加，在基站处利用SIC(Successive Interference Cancellation，信号消除)技术解码信号来提高带宽利用率、提高网络有效吞吐量。现有技术中的接入控制方法，没有考虑到无人机具有移动性的特点，而实际上无人机的移动速度较快，导致其与基站之间的信道状态不稳定，因此，现有技术的接入控制方法在实际应用中效果不佳。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的接入控制方法及装置、电子设备、存储介质，包括：
一种接入控制方法，应用于基站，所述基站与多个无人机通信连接，所述方法包括：
获取所述无人机的信道信息和发射功率；
依据所述信道信息确定所述无人机的信道增益值；
将多个所述无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
依据所述信道增益值和所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率，确定所述无人机的传输速率；
将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值；
依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，所述目标无人机的目标发射功率为所述预设最大发射功率；
将所述目标发射功率发送至对应的无人机，使得所述无人机采用所述目标发射功率发送信号。
可选地，所述信道信息包括当前信道信息和初始信道信息；所述依据所述信道信息确定信道增益值的步骤，包括：
记录获取所述当前信道信息的第一时间和获取所述初始信道信息的第二时间；
依据所述当前信道信息、所述初始信道信息，以及所述第一时间和第二时间确定信道增益值，所述信道增益值是所述第一时间和第二时间之间的平均信道增益值。
可选地，所述依据所述信道增益值和所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率，确定所述无人机的传输速率的步骤，包括：
构建所述无人机的传输速率模型，所述计算公式如下：
Figure BDA0002873693660000021
其中，Rm表示在所述降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示所述基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000022
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000023
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
将所述信道增益值和所述所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率分别代入所述传输速率模型，得到所述无人机的传输速率。
可选地，所述将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值的步骤，包括：
依据所述无人机的传输速率模型，从所述降序顺序的逆序依次计算所述无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率，得到所述目标无人机的初始发射功率；
将所述目标无人机的初始发射功率和预设最小传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第一干扰值；
将所述目标无人机的预设最大发射功率和所述传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第二干扰值。
可选地，所述依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率的步骤，包括：
将所述第一顺序作为当前顺序，计算所述第一干扰值和所述第二干扰值的干扰差值；
将所述第一顺序作为当前顺序，依据所述干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及所述预设最大功率确定所述下一顺序无人机的目标发射功率；
计算所述下一顺序无人机的目标发射功率和对应的初始发射功率的调节差值；
依据所述调节差值更新所述的干扰差值，将所述当前顺序加一，并返回所述依据所述干扰差值和所述下一顺序无人机的信道增益值确定所述下一顺序无人机的第一可调发射功率的步骤。
可选地，所述依据所述干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及所述预设最大功率确定所述下一顺序无人机的目标发射功率的步骤，包括：
依据所述干扰差值和所述下一顺序无人机的信道增益值，确定所述下一顺序无人机的第一可调功率；
判断所述第一可调功率是否大于所述预设最大功率；
若是，则将所述预设最大功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率；
若否，则将所述第一可调功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率。
可选地，在所述获取所述无人机的信道信息和发射功率的步骤之前，所述方法还包括：
接收所述无人机发送的请求数据包；所述请求数据包包括信道信息和发射功率；
从所述请求数据包中提取所述信道信息和所述发射功率。
一种接入控制装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取所述无人机的信道信息和发射功率；
信道增益确定模块，用于依据所述信道信息确定所述无人机的信道增益值；
降序排序模块，用于将多个所述无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
传输速率确定模块，用于依据所述信道增益值和所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率，确定所述无人机的传输速率；
干扰值确定模块，用于将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值；
目标发射功率确定模块，用于依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，所述目标无人机的目标发射功率为所述预设最大发射功率；
目标发射功率发送模块，用于将所述目标发射功率发送至对应的无人机，使得所述无人机采用所述目标发射功率发送信号。
可选地，所述信道信息包括当前信道信息和初始信道信息；所述信道增益确定模块，包括：
获取时间模块，用于记录获取所述当前信道信息的第一时间和获取所述初始信道信息的第二时间；
信道增益计算模块，用于依据所述当前信道信息、所述初始信道信息，以及所述第一时间和第二时间确定信道增益值，所述信道增益值是所述第一时间和第二时间之间的平均信道增益值。
可选地，所述传输速率确定模块，包括：
构建所述无人机的传输速率模型，所述传输速率模型对应的计算公式如下：
Figure BDA0002873693660000051
其中，Rm表示在所述降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示所述基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000052
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000053
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
速率计算模块，用于将所述信道增益值和所述所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率分别代入所述传输速率模型，得到所述无人机的传输速率。
可选地，所述干扰值确定模块，包括：
初始发射功率确定模块，用于依据所述无人机的传输速率模型，从所述降序顺序的逆序依次计算所述无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率，得到所述目标无人机的初始发射功率；
第一干扰值确定模块，用于将所述目标无人机的初始发射功率和预设最小传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第一干扰值；
第二干扰值确定模块，用于将所述目标无人机的预设最大发射功率和所述传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第二干扰值。
可选地，所述目标发射功率确定模块，包括：
干扰差值确定模块，用于将所述第一顺序作为当前顺序，计算所述第一干扰值和所述第二干扰值的干扰差值；
发射功率确定模块，用于将所述第一顺序作为当前顺序，依据所述干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及所述预设最大功率确定所述下一顺序无人机的目标发射功率；
调节差值确定模块，用于计算所述下一顺序无人机的目标发射功率和对应的初始发射功率的调节差值；
干扰差值更新模块，用于依据所述调节差值更新所述的干扰差值，将所述当前顺序加一，并返回所述发射功率确定模块。
可选地，所述发射功率确定模块具体用于：
依据所述干扰差值和所述下一顺序无人机的信道增益值，确定所述下一顺序无人机的第一可调功率；
判断所述第一可调功率是否大于所述预设最大功率；
若是，则将所述预设最大功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率；
若否，则将所述第一可调功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率。
可选地，所述装置还包括：
第一接收模块，用于接收所述无人机发送的请求数据包；所述请求数据包包括信道信息和发射功率；
信息提取模块，用于从所述请求数据包中提取所述信道信息和所述发射功率。
一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的接入控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的接入控制方法的步骤。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，通过获取无人机的信道信息和发射功率；依据信道信息确定无人机的信道增益值；将多个无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；依据信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率，确定无人机的传输速率；将降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值；依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，目标无人机的目标发射功率为预设最大发射功率；将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发射功率与基站通信；从而实现能够快速确定无人机的目标发射功率，并且能够确保目标发射功率可以很好地适应无人机快速移动的特征，当无人机以对应的目标发射功率接入基站时，可以有效减少数据丢包率，实现网络吞吐量的最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种接入控制方法的步骤流程图；
图2是本申请实施例的一种接入控制方法中确定目标发射功率的子步骤流程图；
图3是本申请实施例的一种接入控制装置的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种接入控制方法的步骤流程图，该方法可以应用于基站，该基站与至少两个无人机通信连接。本申请实施例中的无人机可以指无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，也可以指用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。无人机还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(sessioninitiationprotocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的终端设备等。本申请实施例对此并不限定。
在本实施例中，该方法具体可以包括如下步骤：
步骤101，获取无人机的信道信息和发射功率；
步骤102，依据信道信息确定无人机的信道增益值；
步骤103，将多个无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
步骤104，依据信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率，确定无人机的传输速率；
步骤105，将降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值；
步骤106，依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，目标无人机的目标发射功率为预设最大发射功率；
步骤107，将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发射功率发送信号。
本申请实施例通过获取无人机的信道信息和发射功率；依据信道信息确定无人机的信道增益值；将多个无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；依据信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率，确定无人机的传输速率；将降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值；依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，目标无人机的目标发射功率为预设最大发射功率；将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发射功率与基站通信；从而实现能够快速确定无人机的目标发射功率，并且能够确保目标发射功率可以很好地适应无人机快速移动的特征，当无人机以对应的目标发射功率接入基站时，可以有效减少数据丢包率，实现网络吞吐量的最大化。
下面，将对本示例性实施例中接入控制方法作进一步地说明。
在步骤101中，获取无人机的信道信息和发射功率。
一个上行链路的NOMA网络，由多个无人机和一个地面基站组成。多个无人机在区域内均匀分布，所有无人机可以访问全球导航卫星系统。通过全球导航卫星系统可以为无人机提供时间同步和地理位置服务。每个无人机和基站装备单个天线，所有无人机共享相同的网络带宽资源。
在本申请实施例中，无人机的移动服从相同的分布模型。无人机可以周期性地向基站发送请求数据包，请求数据包包括信道信息和发射功率。
当基站接收无人机发送的请求数据包后，可以从请求数据包中提取信道信息和发射功率。
在步骤102中，依据信道信息确定无人机的信道增益值。
信道信息可以包括无人机与基站的距离、无人机的移动方向、以及无人机的移动速度等。根据预设概率密度函数和路径损失函数可以计算每个无人机的信道增益值。
在本申请实施例中，考虑到无人机移动会对信道状态造成影响，基站获取到的信道信息还可以包括当前信道信息和初始信道信息。其中，当前信道信息可以是最新接收的请求数据包中的信道信息，初始信道信息可以是上一次接收的请求数据包中的信道信息，也可以是在接收当前信道信息之前，且与当前信道信息接收时间间隔预设时间接收的信道信息。上述依据信道信息确定信道增益的步骤具体可以包括：
记录获取当前信道信息的第一时间和获取初始信道信息的第二时间；
依据当前信道信息、初始信道信息，以及第一时间和第二时间确定信道增益值，信道增益值是第一时间和第二时间之间的平均信道增益值。
本申请实施例结合以上采用平均信道增益值的技术构思，可以构建对应的信道增益函数，将与基站通信连接的无人机集合用M表示，集合元素个数，即M的基数|M|用M表示。网络带宽可以规约化为1。信道增益函数的具体形式如下：
Figure BDA0002873693660000101
其中，hi表示无人机i的信道增益值，i的取值范围是[1，M]；t0表示初始时间，即第二时间；Δt表示当前时间和初始时间的时间差；k表示从t0到t的任意时刻；f(yi)表示当前时刻无人机i到基站的距离yi的概率密度函数；l(yi)表示无人机i到基站之间的路径损失函数；yi(t0)表示在时间t0处无人机i与基站之间的距离。
需要说明的是，以上f(yi)、l(yi)、yi(t0)函数的具体形式可以参考瑞利模型，瑞利模型为本领域公知常识，因此，本申请不作详细描述。
本申请实施例在确定每个无人机的信道增益值时，利用积分形式得到每个无人机的平均信道增益值，能够更好地反映信道的状态，并且更好地适应无人机快速移动的特征。
在步骤103中，将多个无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序。
在一个上行NOMA系统中，基站根据信道增益值的降序依次解码接收到的信号，因此，信道增益值最大的信号先被解码，在解码该信号时，其他信号会被视为干扰信号。
在本申请实施例中，可以根据信道增益值对多个无人机进行排序。具体为按照信道增益值的降序顺序进行排序，每个无人机的信号解码顺序与该无人机的排序顺序相关，多个无人机的信号的解码序列表示为：
Figure BDA0002873693660000111
在步骤104中，依据信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率，确定无人机的传输速率。
由于顺序在后的无人机发射的信号会影响顺序在前的无人机发射信号的解码，相应地，顺序在后的无人机的信道增益值和发射功率也会影响顺序在前的无人机的传输速率。
在本申请实施例中，上述确定无人机的传输速率的步骤具体可以包括：
构建无人机的传输速率模型，传输速率模型对应的计算公式如下：
Figure BDA0002873693660000112
其中，Rm表示在降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000113
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000114
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
将信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率分别代入传输速率模型，得到无人机的传输速率。
为了方便计算，本申请实施例可以定义
Figure BDA0002873693660000121
为无人机集合的标准化信道增益，则上述无人机的传输速率模型对应的计算公式可以表示如下：
Figure BDA0002873693660000122
通过将对应的信道增益值、发射功率代入到上述的传输速率模型，可以得到每个无人机的传输速率。其中，最后一个无人机的传输速率为：RM＝log2(1+pMgM)。
在步骤105中，将降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值。
本申请实施例中，为了达到网络最优性能，可以先构建网络吞吐量最大化目标函数，该目标函数具体形式如下：
Figure BDA0002873693660000123
Figure BDA0002873693660000124
Figure BDA0002873693660000125
其中，
Figure BDA0002873693660000126
表示无人机的预设最小传输速率，该预设最小传输速率可以由网络性能确定和/或相关人员的经验确定；Pmax表示无人机的预设最大发射功率；该预设最大发射功率可以是无人机的最大发射功率，也可以是由相关人员经验确定的，该预设最大发射功率小于或等于无人机的最大发射功率。无人机的最大发射功率可以由无人机出厂时确定。
上述目标函数在预设最小传输速率和预设最大发射功率的约束条件下，可以确保基站处信号解码的正确率。
为了直观地看出任意一个无人机发射功率的变化对目标函数的影响，可以将上述传输速率模型对应的计算公式转换成如下形式：
Figure BDA0002873693660000131
为了得到使目标函数达到最大值时每个无人机的目标发射功率，本申请实施例可以从目标函数的约束条件出发，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值；通过第一干扰值和第二干扰值作为无人机发射功率优化的参考限定条件，可以减少发射功率优化的时间复杂度，能够以更少的时间得到目标函数的最优解。
在具体实现中，可以依据无人机的传输速率模型，从降序顺序的逆序依次计算无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率，得到目标无人机的初始发射功率；
将目标无人机的初始发射功率和预设最小传输速率代入无人机的传输速率模型，得到对应的第一干扰值；
将目标无人机的预设最大发射功率和传输速率代入无人机的传输速率模型，得到对应的第二干扰值。
本申请实施例在计算每个无人机的初始发射功率时，由于信道增益值降序顺序最后一个无人机的传输速率不受其他无人机的信号的干扰，因此，可以先根据传输速率模型，将最后一个无人机的传输速率设为预设最小传输速率，信道增益值为前述依据获取的信道信息计算得到的最后一个无人机的信道增益值，可以计算出对应的发射功率，该发射功率即为最后一个无人机的初始发射功率。
在已知最后一个无人机的初始发射功率的前提下，将最后一个的前一顺序(倒数第二个)的无人机的传输速率设为预设最小传输速率，结合传输速率模型，同样可以计算出最后一个的前一顺序的无人机的初始发射功率。
其他顺序的无人机的初始发射功率的计算方法同上，不再一一赘述。
本申请实施例中，从信道增益值降序顺序中的最后一个无人机开始计算对应的初始发射功率，并将计算出的初始发射功率代入到前一顺序的无人机的初始发射功率计算中，可以实际对所有无人机的初始发射功率的计算，最后一个计算出信道增益值降序顺序中第一顺序的无人机的初始发射功率，即目标无人机的初始发射功率。
在计算得到目标无人机的初始发射功率后，利用传输速率模型，将目标无人机的传输速率模型中的发射功率设为目标无人机的初始发射功率，将传输速率模型中的传输速率设为预设最小传输速率，目标无人机的信道增益值为前述根据获取到的信道信息计算得到的目标无人机对应的信道增益值，可以计算出对应的第一干扰值，可以用I1表示。
利用传输速率模型，将目标无人机的传输速率模型中的发射功率设为预设最大发射功率，传输速率模型中的传输速率即为前述依据接收到的信道信息和发送功率计算得到的目标无人机对应的传输速率，目标无人机的信道增益值为前述根据获取到的信道信息计算得到的目标无人机对应的信道增益值，可以计算出对应的第二干扰值，可以用I2表示。
在步骤106中，依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，目标无人机的目标发射功率为预设最大发射功率。
本申请实施例中，目标无人机的目标发送功率设为预设最大发射功率，根据第一干扰值与第二干扰值的差值，结合待调整的无人机对应的信道增益值，来调整对应的初始发射功率，得到每个无人机对应的目标发射功率。当每个无人机以目标发射功率发送信号时，可以使得网络系统的吞吐量最大化，由于在确定每个无人机对应的目标发射功率的过程中，受到目标函数的约束条件的约束，可以进一步确保基站处信号解码的正确率，减少丢包率。
在具体实现中，结合图2，上述确定目标发射功率的步骤具体可以包括：
步骤201，将第一顺序作为当前顺序，计算第一干扰值和第二干扰值的干扰差值；可以认为，i＝1，IΔ＝I1-I2；
步骤202，依据干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及预设最大功率确定下一顺序无人机的目标发射功率；可以认为，m＝i+1，当满足
Figure BDA0002873693660000151
或
Figure BDA0002873693660000152
时，确定下一顺序无人机的目标发射功率
Figure BDA0002873693660000153
步骤203，计算下一顺序无人机的目标发射功率和对应的初始发射功率的调节差值；可以认为，计算
Figure BDA0002873693660000154
其中，表示
Figure BDA0002873693660000155
第m个无人机的初始发射功率，m≥2。
步骤204，依据调节差值更新的干扰差值，将当前顺序加一，并返回步骤202，直至达到预设结束条件；可以认为，IΔ＝IΔ-△I；i＝i+1。
在本实施例中，第一干扰值和第二干扰值的干扰差值可以用来限定第二顺序至最后一个顺序的所有无人机的功率调整范围，可以理解，除目标无人机外的所有无人机的对应的目标发射功率与初始发射功率的调节差值的和小于或等于干扰差值。
预设结束条件可以是当干扰差值为0或者所有无人机都完成发射功率的调整。
其中，在步骤202中，依据干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及预设最大功率确定下一顺序无人机的目标发射功率，具体包括：
依据干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值，确定下一顺序无人机的第一可调功率；第一可调功率可以表示为IΔ/gm；
判断第一可调功率是否大于预设最大功率；
若是，则将预设最大功率确定为下一顺序无人机的目标发射功率；
若否，则将第一可调功率确定为下一顺序无人机的目标发射功率。
在本实施例中，可以通过计算干扰差值与下一顺序无人机的标准化信道增益值的比值得到对应的第一可调功率，将第一可调功率与预设最大功率进行比较，当第一可调功率大于预设最大功率时，确定对应的目标发射功率为预设最大功率；当第一可调功率小于预设最大功率时，确定对应的目标发射功率为第一可调功率，可以减少目标函数的优化时间。
本申请实施例，多个无人机按照对应的信道增益值的降序顺序进行排序，在求解目标函数的最优解的过程中，按照降序顺序依次确定无人机的目标发射功率，与现有技术中，利用凸优化方法得到问题的最优性能相比，本申请实施例可以有效降低目标函数求解对网络计算性能的要求，减少发射功率优化的时间复杂度，可以实现以更少的时间得到问题的最优解。
在步骤107中，将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发射功率发送信号。
在本申请实施例中，基站通过上述步骤确定每个无人机的目标发射功率后，可以将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发送功率与基站通信，从而实现了网络性能的最优化。
本申请实施例提供的基于NOMA的上行链路接入控制方法，根据每个无人机的平均信道增益优化发射功率，能够很好地适应无人机快速移动的特征，有效地减少约5％的数据包丢失率，提高10％左右的网络吞吐量。以干根据干扰差值以及信道增益值的降序顺序逐次优化无人机的发射功率，有效降低了求解目标函数最优解对计算机性能的要求，节约了计算时间。
参照图3，示出了本申请实施例提供的一种接入控制装置的结构框图，应用于基站，基站与至少两个无人机通信连接；在本实施例中，该装置具体可以包括如下模块：
第一获取模块301，用于获取无人机的信道信息和发射功率；
信道增益确定模块302，用于依据信道信息确定无人机的信道增益值；
降序排序模块303，用于将多个无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
传输速率确定模块304，用于依据信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率，确定无人机的传输速率；
干扰值确定模块305，用于将降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，确定目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及目标无人机在预设最大发射功率和传输速率的条件下对应的第二干扰值；
目标发射功率确定模块306，用于依据第一干扰值与第二干扰值的差值以及目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，目标无人机的目标发射功率为预设最大发射功率；
目标发射功率发送模块307，用于将目标发射功率发送至对应的无人机，使得无人机采用目标发射功率发送信号。
可选地，信道信息包括当前信道信息和初始信道信息；信道增益确定模块302，包括：
获取时间模块，用于记录获取当前信道信息的第一时间和获取初始信道信息的第二时间；
信道增益计算模块，用于依据当前信道信息、初始信道信息，以及第一时间和第二时间确定信道增益值，信道增益值是第一时间和第二时间之间的平均信道增益值。
可选地，传输速率确定模块304，包括：
构建无人机的传输速率模型，传输速率模型对应的计算公式如下：
Figure BDA0002873693660000171
其中，Rm表示在降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000172
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure BDA0002873693660000173
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
速率计算模块，用于将信道增益值和降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及发射功率和降序顺序在后的无人机的发射功率分别代入传输速率模型，得到无人机的传输速率。
可选地，干扰值确定模块305，包括：
初始发射功率确定模块，用于依据无人机的传输速率模型，从降序顺序的逆序依次计算无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率，得到目标无人机的初始发射功率；
第一干扰值确定模块，用于将目标无人机的初始发射功率和预设最小传输速率代入无人机的传输速率模型，得到对应的第一干扰值；
第二干扰值确定模块，用于将目标无人机的预设最大发射功率和传输速率代入无人机的传输速率模型，得到对应的第二干扰值。
可选地，目标发射功率确定模块306，包括：
干扰差值确定模块，用于将第一顺序作为当前顺序，计算第一干扰值和第二干扰值的干扰差值；
发射功率确定模块，用于将第一顺序作为当前顺序，依据干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及预设最大功率确定下一顺序无人机的目标发射功率；
调节差值确定模块，用于计算下一顺序无人机的目标发射功率和对应的初始发射功率的调节差值；
干扰差值更新模块，用于依据调节差值更新的干扰差值，将当前顺序加一，并返回发射功率确定模块。
可选地，发射功率确定模块具体用于：
依据干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值，确定下一顺序无人机的第一可调功率；
判断第一可调功率是否大于预设最大功率；
若是，则将预设最大功率确定为下一顺序无人机的目标发射功率；
若否，则将第一可调功率确定为下一顺序无人机的目标发射功率。
可选地，装置还包括：
第一接收模块，用于接收无人机发送的请求数据包；请求数据包包括信道信息和发射功率；
信息提取模块，用于从请求数据包中提取信道信息和发射功率。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请实施例还公开了电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述实施例的接入控制方法的步骤。
本申请实施例还公开了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述实施例的接入控制方法的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种接入控制方法、一种接入控制装置、电子设备和存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种接入控制方法，其特征在于，应用于基站，所述基站与多个无人机通信连接，所述方法包括：
获取所述无人机的信道信息和发射功率；
依据所述信道信息确定所述无人机的信道增益值；
将多个所述无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
将所述信道增益值和所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率，分别代入所述无人机的传输速率模型，得到所述无人机的传输速率；所述传输速率模型对应的计算公式如下：
Figure FDA0003279283350000011
其中，Rm表示在所述降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示所述基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure FDA0003279283350000012
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure FDA0003279283350000013
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，依据所述传输速率模型，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值；
依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，所述目标无人机的目标发射功率为所述预设最大发射功率；
将所述目标发射功率发送至对应的无人机，使得所述无人机采用所述目标发射功率发送信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息包括当前信道信息和初始信道信息；所述依据所述信道信息确定信道增益值的步骤，包括：
记录获取所述当前信道信息的第一时间和获取所述初始信道信息的第二时间；
依据所述当前信道信息、所述初始信道信息，以及所述第一时间和第二时间确定信道增益值，所述信道增益值是所述第一时间和第二时间之间的平均信道增益值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，依据所述传输速率模型，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值的步骤，包括：
依据所述无人机的传输速率模型，从所述降序顺序的逆序依次计算所述无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率，得到所述目标无人机的初始发射功率；
将所述目标无人机的初始发射功率和预设最小传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第一干扰值；
将所述目标无人机的预设最大发射功率和所述传输速率代入所述无人机的传输速率模型，得到对应的第二干扰值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率的步骤，包括：
将所述第一顺序作为当前顺序，计算所述第一干扰值和所述第二干扰值的干扰差值；
将所述第一顺序作为当前顺序，依据所述干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及所述预设最大发射功率确定所述下一顺序无人机的目标发射功率；
计算所述下一顺序无人机的目标发射功率和对应的初始发射功率的调节差值；
依据所述调节差值更新所述的干扰差值，将所述当前顺序加一，并返回所述依据所述干扰差值和所述下一顺序无人机的信道增益值确定所述下一顺序无人机的第一可调发射功率的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述干扰差值和下一顺序无人机的信道增益值以及所述预设最大发射功率确定所述下一顺序无人机的目标发射功率的步骤，包括：
依据所述干扰差值和所述下一顺序无人机的信道增益值，确定所述下一顺序无人机的第一可调功率；
判断所述第一可调功率是否大于所述预设最大发射功率；
若是，则将所述预设最大发射功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率；
若否，则将所述第一可调功率确定为所述下一顺序无人机的目标发射功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述无人机的信道信息和发射功率的步骤之前，所述方法还包括：
接收所述无人机发送的请求数据包；所述请求数据包包括信道信息和发射功率；
从所述请求数据包中提取所述信道信息和所述发射功率。
7.一种接入控制装置，其特征在于，应用于基站，所述基站与多个无人机通信连接，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取所述无人机的信道信息和发射功率；
信道增益确定模块，用于依据所述信道信息确定所述无人机的信道增益值；
降序排序模块，用于将多个所述无人机按照对应信道增益值的降序顺序进行排序；
传输速率确定模块，用于将所述信道增益值和所述降序顺序在后的无人机的信道增益值，以及所述发射功率和所述降序顺序在后的无人机的发射功率，分别代入所述无人机的传输速率模型，得到所述无人机的传输速率；所述传输速率模型对应的计算公式如下：
Figure FDA0003279283350000041
其中，Rm表示在所述降序顺序中第m个无人机的传输速率；M表示所述基站连接的无人机的总数；Pm表示第m个无人机的发射功率；
Figure FDA0003279283350000042
表示第m个无人机的信道增益值；Pi表示第i个无人机的发射功率；
Figure FDA0003279283350000043
表示第i个无人机的信道增益值；σ2表示加性高斯白噪声功率值的方差；
干扰值确定模块，用于将所述降序顺序中的第一顺序无人机确定为目标无人机，依据所述传输速率模型，确定所述目标无人机在预设最小传输速率下的初始发射功率和所述预设最小传输速率的条件下对应的第一干扰值，以及所述目标无人机在预设最大发射功率和所述传输速率的条件下对应的第二干扰值；
目标发射功率确定模块，用于依据所述第一干扰值与所述第二干扰值的差值以及所述目标无人机外的其他无人机的信道增益值，从所述降序顺序中的第二顺序无人机开始逐次调节对应的初始发射功率，得到目标发射功率；其中，所述目标无人机的目标发射功率为所述预设最大发射功率；
目标发射功率发送模块，用于将所述目标发射功率发送至对应的无人机，使得所述无人机采用所述目标发射功率发送信号。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的接入控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的接入控制方法的步骤。
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