【无人机通信】无人驾驶飞行器对低空经济的对策_基于MIMO蜂窝系统的联合通信和干扰研究（Matlab代码实现）

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💥1 概述

无人驾驶飞行器对低空经济的对策：基于MIMO蜂窝系统的联合通信和干扰研究

摘要

随着低空经济成为国家战略新兴产业，无人驾驶飞行器（UAV）与电动垂直起降飞行器（eVTOL）的规模化应用面临空域管理、通信安全与基础设施适配等核心挑战。本文聚焦MIMO蜂窝系统在低空通信中的创新应用，提出基于联合通信与干扰（JCJ）的解决方案，通过动态频谱共享、智能干扰抑制与空地协同优化，实现低空空域资源的高效利用与安全保障。研究结合政策导向与产业实践，为低空经济规模化发展提供技术支撑与实施路径。

摘要——为保障低空经济的蓬勃发展，对抗未授权无人机（UAV）是一项关键任务。现有广泛部署的基站具备同时实现通信与干扰的巨大潜力。基于此，本文提出在双功能多输入多输出（MIMO）蜂窝系统中，联合设计波束成形，以同时支持对合法用户的通信并对未授权无人机实施对抗。我们首先构建了一个通信与干扰联合（JCJ）优化问题，利用半正定松弛（SDR）将其松弛为可求解的半正定规划（SDP）形式，该松弛是简化复杂 JCJ 设计的关键步骤。尽管松弛后的 SDP 解无法直接应用于原问题，但其为后续精修提供了重要启发。因此，我们针对 SDP 问题的结构专门设计了一种新颖的约束，确保所得解满足原问题的秩-1 约束。仿真结果验证，当合法用户与未授权无人机总数超过天线数时，所提 JCJ 方案仍能高效运行。

关键词——低空经济；对抗；无人机；多输入多输出；通信与干扰联合

I. 引言  

低空经济（LAE）被设想为一种整合多种低空有人/无人航空器（包括无人机与电动垂直起降 eVTOL 飞行器）经济活动的体系 [1]。其有望在交通、环境监测、农业、娱乐等众多领域催生丰富的低空服务，从而带来显著的经济与社会效益。这一潜力激发了大量研究兴趣 [2]–[6]。

要使 LAE 成功，一方面必须确保与授权无人机保持持续无线通信，另一方面还需对未授权无人机实施必要对抗措施 [7]、[8]。一般而言，对抗技术分为物理捕获与干扰两类 [9]。物理捕获方法高效且成本低廉，但对操作员不友好。干扰是消除闯入受限区域无人机最常用的手段，可细分为四类