【无人机通信】无人机辅助双上行协调非正交多址自适应解码机制研究附Matlab代码

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🔥 内容介绍

针对传统非正交多址（NOMA）在双上行场景中存在的用户间干扰强、解码复杂度高及信道适配性差等问题，提出一种无人机辅助的双上行协调 NOMA 自适应解码机制。首先构建 “地面用户 - 无人机中继 - 基站” 的双上行协调通信架构，明确用户信号叠加传输与干扰抑制约束；其次设计基于信道状态感知的自适应解码策略，通过动态调整 successive interference cancellation（SIC）解码顺序与功率分配系数，实现干扰与解码复杂度的协同优化；最后引入无人机轨迹与资源调度的协同机制，进一步提升系统通信容量与可靠性。仿真结果表明，该机制相比传统固定解码 NOMA 方案，在用户平均信噪比（SNR）、系统吞吐量及解码成功率方面均有显著提升，且能有效适配动态信道环境。

关键词

无人机通信；双上行协调；非正交多址（NOMA）；自适应解码；successive interference cancellation（SIC）；资源调度

1 引言

1.1 研究背景与意义

随着 5G/6G 通信对 “万物互联” 与 “泛在覆盖” 需求的提升，非正交多址（NOMA）技术凭借在频谱效率与用户接入密度上的优势，成为多用户通信的核心技术之一 [1]。双上行 NOMA 场景（两个用户共享同一时频资源向接收端传输信号）作为 NOMA 的典型应用形式，广泛存在于物联网数据采集、应急通信等场景中。然而，传统双上行 NOMA 面临三大核心挑战：

1. 用户间干扰显著：双用户信号在传输过程中叠加，强干扰易导致弱用户信号被淹没，降低通信可靠性；

1. 解码机制僵化：固定的 successive interference cancellation（SIC）解码顺序无法适配动态信道变化，当信道状态反转时，易出现解码失败或复杂度激增；

1. 覆盖能力有限：地面用户受地形遮挡、距离衰减等影响，易处于通信盲区，导致双上行链路中断 [2]。

无人机凭借高机动性与灵活部署优势，可作为中继节点辅助双上行 NOMA 通信，通过中继转发与干扰协调提升覆盖能力与信号质量 [3]。设计适配无人机辅助场景的自适应解码机制，成为解决双上行 NOMA 干扰与解码问题的关键。该机制需实现 “信道感知 - 解码策略调整 - 资源协同调度” 的闭环优化，在保证低解码复杂度的同时，最大化系统通信性能，为动态多用户上行通信提供技术支撑。

1.2 研究现状

当前双上行 NOMA 与无人机辅助通信的相关研究主要集中在以下方面：

• NOMA 解码机制：文献 [4] 提出基于固定 SIC 顺序的双上行 NOMA 方案，虽实现了多用户叠加传输，但无法适配信道动态变化；文献 [5] 采用动态 SIC 顺序调整策略，通过比较用户信道增益优化解码顺序，但未考虑解码复杂度与干扰的协同优化；

• 无人机辅助 NOMA：文献 [6] 构建无人机中继 NOMA 架构，通过无人机转发提升弱用户覆盖，但采用固定功率分配与解码策略，灵活性不足；文献 [7] 设计无人机轨迹与 NOMA 资源分配的联合优化方案，聚焦于吞吐量提升，却忽略了解码机制对系统性能的影响；

• 双上行协调技术：现有研究多聚焦于地面双上行 NOMA 的干扰抑制，如文献 [8] 采用波束赋形技术降低用户间干扰，但未引入无人机辅助的协调机制，难以应对复杂覆盖场景。

本文针对现有研究不足，构建无人机辅助双上行协调 NOMA 架构，设计基于信道状态与干扰感知的自适应解码机制，结合无人机轨迹与功率资源的协同调度，实现干扰抑制、解码优化与覆盖增强的多目标提升。

2 系统模型与问题描述

4 结论与展望

本文针对双上行 NOMA 的干扰与解码问题，提出一种无人机辅助的自适应解码机制。通过构建信道感知 - 模式切换 - 资源协同的优化框架，动态调整 SIC 解码策略与无人机调度方案，实现了干扰抑制、解码优化与覆盖增强的多目标提升。仿真实验验证了该机制在信噪比、吞吐量及可靠性上的优越性。

未来研究方向可包括：

1. 扩展至多用户（多于 2 个）双上行 NOMA 场景，设计基于用户分组的分层自适应解码机制；

1. 引入智能学习算法（如强化学习），实现解码模式与资源调度的端到端优化，进一步提升动态适应能力；

1. 考虑无人机能源约束，设计能耗与性能协同优化的自适应解码机制，延长无人机续航时间。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 邹丽莎.基于D2D辅助的协调直传和中继NOMA系统容量分析[D].西安电子科技大学[2025-11-28].

[2] 李贵勇,高馨雨,于晓娜.毫米波非正交多址接入的节能资源分配[J].计算机工程, 2024, 50(12):194-199.DOI:10.19678/j.issn.1000-3428.0068968.

[3] 沈媛,郭心悦.混合NOMA/OFDMA可见光通信系统资源分配算法[J].光通信技术, 2024(002):048.

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