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摘要：在能量受限的无人机辅助 NOMA-V2X（Non-Orthogonal Multiple Access Assisted Vehicle-to-Everything）网络中引入无线信息和能量同时传输技术，解决了无人机续航能力差的问题。以最大化系统的传输速率为优化目标，在联合优化过程中，采用逐次凸逼近（Successive Convex Approximation，SCA）方法，将非凸复杂优化问题分解为无人机位置、发射功率、基站对用户的功率分配3个子优化问题，找到了无人机轨迹、基站分配给车辆的发射功率和中继节点发射功率的最优值。最后通过仿真验证了所提方案的有效性。
关键词：非正交多址接入技术；UAV 中继通信；SWIPT；V2X网络
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.05.008
概述
近年来，车辆通信因其在提高道路安全性和缓解交通压力方面的巨大潜力而受到了广大学者的青睐。V2X 应用对大连接的要求很高，这给车连网络带来了新的挑战，尤其是密集的环境下会造成严重的数据拥塞。由于现有的 LTE 网络是基于正交多址（Orthogonal Multiple Access，OMA）的，有限的频谱资源得不到充分有效的利用，且密集网络中数据拥塞和接入效率低的严重情况无法避免，因而出现了基于发射端的功率域复用和接收端的连续干扰消除（Successive Interference Cancellation，SIC）的 NOMA技术。NOMA作为5G无线网络的潜在解决方案，能够充分利用其容量，从而实现更高的传输速率、更低的系统延迟和更高的可靠性。沿着将NOMA集成到各种场景这一方向，文献的学者已经做了大量的研究并取得了一些成果。
在复杂城市环境中，由于高楼等的阻挡，V2X的实现面临着严重压力，因此需要通过采用中继辅助方式来扩展车辆连接的覆盖范围，而无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）作为空中基站应当是首选方式。在文献［10-11］中，考虑了采用无人机作为中继。数据显示，目前无人机续航能力普遍较差，这对利用无人机作为空中中继站辅助车辆间的通信是一个挑战，例如文献［12］虽然提到了无人机由于蓄电池供电而导致能量受限从而限制了中继的计算能力，但没提出相应的解决办法。为增加无人机的续航能力，本文考虑了目前被广泛关注的无线携能（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）技术，并考虑了一个基于 SWIPT 的 UAV 辅助 NONA-V2X 网络，地面基站通过空中中继为断开连接的地面车辆提供服务。
