Trajectory Optimization and Resource Allocation for OFDMA UAV Relay Networks
在本文中，我们考虑了一个单小区多用户正交频分多址接入（OFDMA）网络与一个无人机（UAV），它作为一个放大和转发中继，以提高服务质量（QoS）的用户设备（UE）在小区边缘。为了在保证用户公平性的同时提高系统吞吐量，对通信模式、子信道分配、功率分配和无人机轨迹进行联合优化，这是一个NP难问题。为了有效地设计无人机轨迹和资源分配，首先将问题分解为三个子问题，即，模式选择和子信道分配、轨迹优化和功率分配，然后迭代求解这些子问题。仿真结果表明，该算法的性能优于随机算法和蜂窝方案。
2021-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Cluster-Head-Driven UAV Relaying with Recursive Maximum Minimum Distance using CRANs
在这封信中，C-RAN类型的簇头驱动的上行链路模型的多天线无人机（UAV）中继方案，它使联合最大似然比（ML）符号检测的UAV簇头和选择的UAV源相互通信的辅助下，基于UAV的中继，{。在此上下文中，设计了一种中继选择技术，称为簇头驱动的最佳链路（CHD-Best-Link），其采用簇头缓冲器和物理层网络编码。然后，开发了一种递归的最大最小距离中继选择策略，该策略利用了时间相关信道，并配备了CHD-Best-Link方案。仿真结果表明，CHD-Best-Link具有优于以往方案的平均时延和误出错率性能。
2020-07-21 cs.IT math.IT
Outage Performance of $3$D Mobile UAV Caching for Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
在本文中，我们考虑一个混合的卫星-地面网络（HALDS），其中多天线卫星与地面用户设备（UE）的帮助下，多个缓存启用放大转发（AF）三维（$3$ D）移动无人机（UAV）中继通信。在这里，我们采用两个基本的最流行的内容（MPC）和统一内容（UC）的缓存方案的两种类型的移动无人机中继，即完全$3$ D和固定高度。考虑到多天线卫星链路和随机$3$ D无人机中继和UE之间的距离，我们分析了所考虑的系统与MPC和UC缓存方案的中断概率（OP）。我们进一步进行了相应的渐近OP分析，提出了两种类型的$3$ D移动无人机中继的两种方案可实现的性能增益的见解。具体来说，我们表明：（a）MPC缓存占主导地位的UC和没有缓存计划;（b）完全$3$ D移动无人机中继优于其固定高度的同行。最后通过仿真验证了理论分析的正确性。
2021-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Efficiency Maximization for UAV-Enabled Mobile Relaying Systems with Laser Charging
研究了无人机移动中继系统的功率和轨迹优化联合优化问题。在所考虑的系统中，为了提供方便和可持续的能量供应的无人机继电器，我们考虑部署一个功率信标（PB），可以无线充电的无人机，它是由一个适当设计的激光充电系统来实现。为此，我们提出了一个效率（信息传输过程中的能量效率和无线功率传输效率的加权和）最大化问题，通过优化源/无人机/PB发射功率以及无人机的轨迹。该优化问题还受到实际机动性约束，以及无人机处的信息因果约束和能量因果约束。与常用的交替优化（AO）算法不同，提出了两种联合设计算法，即基于凹凸过程（CCCP）和基于惩罚对偶分解（PDD）的算法，以解决目标函数复杂、具有多比率项和耦合约束的非凸优化问题。这两个非常不同的算法都能够实现原来的效率最大化问题的静态解决方案。仿真结果验证了所提算法的有效性。
2020-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Finite-Alphabet-Aware Trajectory and Precoder Optimization for UAV Relaying
本文针对无人机中继系统提出面向有限字母集的联合轨迹与预编码器优化框架，通过交替优化和逐次凸逼近求解非凸问题，克服高斯输入假设导致的能量浪费与吞吐量下降，在实际调制约束下实现一致的性能增益。
2025-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
UAV-Relay Assisted RSMA Fluid Antenna System: Outage Probability Analysis
该研究针对无人机辅助的多用户通信场景，结合速率分拆多址与流体天线系统技术，推导了中断概率的解析表达式及高信噪比下的渐近特性，验证了地面用户配置流体天线对系统性能的提升作用。
2025-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
MAESTRO-X: Distributed Orchestration of Rotary-Wing UAV-Relay Swarms
这项工作详细介绍了一个可扩展的框架，以协调一群旋转翼无人机作为蜂窝中继，以促进地面用户的超视距连接和流量卸载。首先，针对单架无人机开发了多尺度自适应能量敏感调度和轨迹优化（MAESTRO）框架。以最小化服务用户请求的时间平均延迟为目标，在平均无人机功率约束条件下，该优化问题可以转化为一个半马尔可夫决策过程，并表现出多尺度结构：外部作用于径向等待速度和终端服务位置的行为最小化长期延迟-功率权衡，通过数值迭代进行优化;给定这些外部动作，对角等待速度和服务轨迹的内部动作使短期延迟能量成本最小化。在内部优化中，提出了一种新的分层竞争群优化算法，通过迭代两两更新来设计高分辨率的轨迹。接下来，MAESTRO通过可扩展的策略复制扩展到无人机群（MAESTRO-X）：通过分散的命令和控制网络，最佳的单代理策略通过扩展最大化，共识驱动的冲突解决，自适应频率重用和捎带来增强。数值仿真结果表明，对于10 Mbits的用户请求，MAESTRO算法比高空平台快3.8倍，比静态无人机部署快29%;对于3个无人机中继的集群，MAESTRO-X算法比连续凸近似算法快4.7倍;值得注意的是，通过MAESTRO优化的一架无人机比通过深度Q网络优化的3架无人机高出38%。
2023-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Short-Packet Communications via UAV-Enabled Mobile Relaying: Joint Resource Optimization and 3D Trajectory Design
本文提出一种无人机作为移动解码转发中继的安全短包通信系统，通过块连续凸近似分解优化问题，联合优化编码块长度、发射功率和3D轨迹，以最大化有效平均保密吞吐量，仿真验证了性能提升。
2023-12-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Power Allocation for Minimizing Outage Probability of UAV Relay Communications
近年来，无人机（UAV）网络发展迅速，对各种应急通信场景具有吸引力。在本文中，我们认为无人机作为中继节点，以协助从基站（BS）到地面用户（GU）的无线传输。推导了莱斯衰落信道下基于无人机中继的BS-GU传输中断概率的闭式表达式。然后，我们制定了一个优化问题，以最大限度地减少中断概率的无人机中继通信与约束的BS和GU的总传输功率。证明了我们所提出的优化问题是凸的，并找到了一个最优的功率分配解决方案的中断概率最小化。仿真结果表明，随着功率分配因子的增大，中断概率先减小后增大，表明存在最优功率分配解。此外，它表明，建议的最优功率分配方案显着优于传统的等功率分配的中断概率。
2019-05-02 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Cooperative Multi-Carrier Relay-Based UAV Networks Over Generalized Fading Channels
Khalifa University（哈利法大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）
本文针对广义衰落信道下的协作多载波中继无人机网络，利用有限混合与期望最大化算法推导中断概率与平均比特率的闭式表达式，分析系统性能。
2026-09-21 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation in Ground Wireless Networks Supporting Unmanned Aerial Vehicle Transmissions
我们考虑一个满载地面无线网络支持无人机（UAV）传输服务。为了实现到地面用户（GU）和UAV的过载传输，根据GU和UAV是否同时被服务，采用两种传输方案，即非正交多址（NOMA）和中继。在系统采用无限块长（IBL）码的假设下，推导了两种方案下GU和UAV的IBL吞吐量。更重要的是，我们还考虑了通过有限块长度（FBL）码传输数据分组的情况，即，向无人机和地面站的数据传输是在低延迟和高可靠性约束下进行的。在这种设置中，FBL吞吐量的特点再次考虑到NOMA和中继两种方案。根据IBL和FBL的吞吐量特性，提出了在保证蜂窝用户吞吐量的前提下最大化无人机吞吐量的最优资源分配设计方案，证明了中继方案能够在提高GU性能的同时为无人机提供传输服务，并且中继方案在FBL体制下比在IBL体制下为无人机提供更高的吞吐量.另一方面，NOMA方案通过略微牺牲GU的性能来提供更高的UAV吞吐量（比中继）。
2020-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-aware Trajectory Optimization for UAV-mounted RIS and Full-duplex Relay
针对6G场景下搭载RIS或FDR的无人机动态调整位置带来的能耗挑战，本文建立两类无人机的能耗模型，提出联合TDMA调度与轨迹的能量感知优化方案，在保障机载能量约束下最大化网络最小速率，并通过仿真验证了能量考量的重要性及两类方案的性能差异。
2024-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Swarm UAV-assisted Communications with Cooperative Friendly Jamming
提出了一种适用于集群无人机（UAV）辅助的放大转发（AF）中继网络的协同友好干扰框架。由于无人机的能量有限，我们开发了一个协作的时间切换中继协议，允许无人机合作收获无线能量，中继信息，并干扰窃听者。为了评估保密率，我们推导出两种流行的检测技术在窃听者的保密中断概率（SOP），即，选择合并和最大比率合并。蒙特卡洛模拟，然后使用验证理论SOP推导，并显示所提出的框架的有效性SOP相比，传统的放大和转发中继系统。使用导出的SOP，可以获得工程见解，以优化能量收集时间和群中无人机的数量，以实现给定的保密保护级别。在这项工作中得出的分析SOP也可以在未来的无人机安全通信优化（例如，无人机的位置）。作为一个例子，我们提出了一个案例研究，以找到最佳的走廊定位群，以尽量减少系统SOP。
2021-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Rate of the Cooperative RSMA-Aided UAV Downlink Relying on Optimal Relay Selection
协作速率分裂（CRS）方案，提出了从传统的速率分裂（RS），并依赖于转发的中继用户的RS消息的一部分。在保密性增强方面，已经表明，CRS优于其非合作对应的两个用户的多输入单输出（MISO）广播信道（BC）。考虑到6 G的大规模连接需求，我们将现有的安全两用户CRS框架推广到多用户框架，其中必须选择最高安全性的用户作为中继节点。本文研究了在有外部窃听者存在的情况下，多天线无人机基站（UAV-BS）为一组用户提供服务的无人机辅助下行链路网络中最大化最坏情况保密率（WCSR）的问题。我们考虑一个实际的情况下，只有不完美的信道状态信息的前夕是在UAV-BS。因此，我们提出了一种鲁棒的安全资源分配算法，该算法通过联合优化安全中继用户选择（SRU S）和网络参数分配问题（包括RS发送预编码器、消息分裂变量、时隙共享和功率分配）来最大化WCSR。为了避免由此产生的非凸性，由于由SRUS施加的离散变量，我们提出了一个两阶段的算法，其中SRUS和网络参数分配在两个连续的阶段完成。关于SRUS，我们研究了集中式和分布式协议。另一方面，为了联合优化网络参数分配，我们采用序贯参数凸近似（SPCA）算法。我们的数值结果表明，所提出的解决方案显着优于现有的基准广泛的网络负载的WCSR。
2022-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for IRS-and-UAV-Aided Two-Way Amplify-and-Forward Relay Networks in Maritime IoT
针对海事物联网中船舶间消息交互速率提升需求，提出两种IRS与UAV辅助的双向AF中继网络波束成形优化算法，仿真验证其均优于对比方案，且高性能算法速率表现更优。
2024-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Power and Trajectory Design for Physical-Layer Secrecy in the UAV-Aided Mobile Relaying System
随着无人机的迅速发展，移动中继技术成为一种很有前途的无线通信辅助技术。在本文中，我们研究了四节点（源，目的地，移动中继，窃听）系统中的安全传输，其中我们专注于通过联合优化中继轨迹和源/中继发射功率的保密率最大化。然而，由于轨迹设计和功率分配的耦合，保密率最大化（SRM）问题是难以解决的。因此，我们提出了一种交替优化（AO）的方法，其中的轨迹设计和功率分配是以交替的方式处理。但由于弹道设计是一个非凸问题，至今仍难以求解。为了规避非凸性，我们利用序列凸规划（SCP）推导出一个迭代算法，该算法被证明收敛到Karush-Kuhn-Tucker（KKT）点的轨迹设计问题。仿真结果表明，功率和轨迹的联合设计在提高保密吞吐量的有效性。
2018-07-23 cs.IT math.IT
UAV Positioning and Power Control for Two-Way Wireless Relaying
本文考虑了一种无人机无线网络，其中中继无人机用于地面基站（BS）和一组远程用户设备（UE）之间的双向通信。无人机采用放大转发策略，在正交频段上进行双向中继。该算法在满足发射功率约束和无人机控制信道信噪比约束的前提下，联合设计无人机定位和所有节点的发射功率，以最大化上行链路和下行链路的总速率。制定联合定位和功率控制（JPPC）的问题有一个复杂的表达，由于双向传输的总和速率，是很难解决的一般。我们提出了一种新的凹代理函数的总和率，并采用连续凸逼近（SCA）技术获得高质量的近似解。我们表明，建议的代理函数有一个小的曲率，使SCA的快速收敛。此外，我们开发了一个计算效率高的JPPC算法，通过应用FISTA型加速梯度投影（AGP）算法来解决SCA问题以及投影子问题之一，从而在一个双循环AGP方法。仿真结果表明，所提出的JPPC算法不仅计算效率高，而且大大优于启发式方法。
2019-04-17 cs.IT math.IT
Terahertz Meets Untrusted UAV-Relaying: Minimum Secrecy Energy Efficiency Maximization via Trajectory and Communication Co-design
无人机（UAV）和太赫兹（THz）技术被设想在下一代无线通信中发挥至关重要的作用。在本文中，我们提出了一种新的安全的无人机辅助移动中继系统工作在太赫兹频段的数据采集从多个地面用户设备（UE）对目的地。我们假设，无人机安装的中继可能会采取行动，除了提供中继服务，作为一个潜在的窃听者称为不可信的无人机中继（UUR）。为了保障端到端通信的安全，我们提出了一种安全的两阶段传输策略与合作干扰。然后，我们设计了一个优化框架方面的一个新的措施$-$保密能源效率（SEE），定义为可实现的平均保密率的平均系统功耗的比率，这使我们能够获得尽可能最好的安全级别，同时考虑到UUR的固有的飞行功率限制。为了所有UE之间的服务质量公平性，我们的目标是最大限度地提高最小SEE（MSEE）的性能，通过联合设计的关键系统参数，包括UUR的轨迹和速度，通信调度，和网络功率分配。由于制定的问题是一个混合整数非凸优化和计算上难以处理的，我们将其解耦成四个子问题，并提出替代算法来解决它有效地通过贪婪/顺序块连续凸逼近和非线性分式规划技术。数值结果表明，显着的MSEE性能改善我们的设计相比，其他已知的基准。
2022-02-08 cs.CE cs.IT cs.NI
Joint Optimization of Relay Selection and Transmission Scheduling for UAV-Aided mmWave Vehicular Networks
为了应对移动业务的爆炸性增长，具有丰富带宽资源的毫米波（mmWave）通信已经被应用于车辆网络。由于毫米波信号对阻塞敏感，我们引入了无人机（UAV）辅助的双向中继系统，以增强车辆连接和扩大覆盖范围。如何在这种动态场景中提高传输效率并减少延迟时间是一个具有挑战性的问题。在本文中，我们制定的中继选择和传输调度的联合优化问题，旨在减少传输时间，同时满足吞吐量的要求。为了解决这个问题，提出了两种方案。第一个是随机中继选择与并发调度（RCS），一个低复杂度的算法，在两个步骤中实现。第二个是联合中继选择与动态调度（JRDS），充分避免中继竞争，并利用潜在的并发能力，以获得进一步的性能提高RCS。通过在不同流量和车速的不同环境下进行广泛的模拟，我们证明了RCS和JRDS方案在传输时间和网络吞吐量方面显着优于现有方案。我们还分析了阈值选择对可实现性能的影响。
2023-03-06 cs.IT math.IT
Aerial Semantic Relay-Enabled SAGIN: Joint UAV Deployment and Resource Allocation
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出了一种基于无人机的语义通信架构，通过联合优化无人机部署和资源分配，提升SAGIN网络的频谱效率和覆盖范围。
2025-11-23 cs.IT math.IT
Experimental Evaluation of Air-to-Ground VHF Band Communication for UAV Relays
本文通过实验验证了无人机在500米高度中继VHF信号，成功实现超过50公里通信，显著优于地面基线，支持广域应急通信。
2023-09-05 cs.IT math.IT
3D Placement for Multi-UAV Relaying: An Iterative Gibbs-Sampling and Block Coordinate Descent Optimization Approach
在本文中，我们考虑了一个无人机（UAV）使能中继系统，其中多个无人机被部署为空中中继，以支持同时通信从一组源节点到它们的目的地节点在地面上。在实际信道模型下，通过联合设计无人机的三维布局以及带宽和功率分配，最大化所有地面节点对之间的最小可达期望速率。然而，这个问题是非凸的，因此难以解决。因此，我们提出了一种新的方法，称为迭代吉布斯采样和块坐标下降（IGS-BCD），有效地获得一个高质量的次优解，通过协同确定性（BCD）和随机（GS）优化方法的优点。具体来说，我们提出的方法交替两个优化阶段，直到收敛，即，一个阶段，使用BCD方法找到本地最佳的无人机的3D布局和其他阶段，利用GS方法来生成新的无人机的3D布局的探索。此外，我们提出了一种有效的方法，适当地初始化无人机的布局，导致所提出的IGS-BCD算法的收敛速度更快。数值结果表明，所提出的IGS-BCD和初始化方法优于传统的BCD或GS方法单独的收敛性和性能的权衡，以及其他基准计划。
2020-11-03 cs.IT cs.NI math.IT
UAV-Mounted Aerial Relays in Military Communications: A Comprehensive Survey
University of Ottawa（渥太华大学）；Ibb University（伊卜大学）；Royal Military College of Canada（加拿大皇家军事学院）
本文综述了无人机搭载空中中继在军事通信中的应用，比较了AR与TR范式，并提出MCRES指标和决策算法以指导中继系统的选型和部署。
2026-01-27 cs.IT cs.MM cs.NI
Secure Short-Packet Transmission with Aerial Relaying: Blocklength and Trajectory Co-Design
针对存在地面窃听者的无人机中继安全短包通信，本文协同优化编码块长与无人机轨迹，提出基于块逐次凸近似的低复杂度交替算法，显著提升保密吞吐量。
2023-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Ground-to-UAV Integrated Network: Low Latency Communication over Interference Channel
该研究提出首个地对无人机通信的信息论框架，通过推导信道容量紧上界、误差指数及优化无人机位置，揭示干扰下功率提升未必最优、存在最小时延高度，为低时延通信设计提供参数选择准则与基准。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Aerial Relay to Achieve Covertness and Security
本文研究了一种容忍延迟的UAV中继隐蔽与安全通信框架，通过联合优化UAV轨迹、发射功率和时间切换因子最大化能量效率，并设计低复杂度交替优化算法求解，数值结果验证了其有效性。
2025-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
A Cooperative NOMA User Pairing in UAV-Based Wireless Networks
针对无人机辅助无线网络，本文提出基于距离的联合 NOMA 用户配对与资源分配方法及两种节点配对策略，以提升下行公平吞吐量和资源利用效率。
2022-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Hovering UAV-Based FSO Communications: Channel Modelling, Performance Analysis, and Parameter Optimization
中继辅助的自由空间光通信系统被用来缓解湍流引起的大气闪烁的限制效应。然而，传统的地面继电器是固定的，它们的最佳位置并不总是可行的。由于无人机的机动性和灵活性，为FSO中继系统提供了新的机会。研究了一种基于悬停无人机的串行FSO解码转发中继系统。在用于这种系统的信道建模中，四种类型的损伤（即，大气损耗、大气湍流、指向误差和由于到达角波动引起的链路中断）。基于所提出的信道模型，得到了信道总增益的概率密度函数的一个易处理的表达式。推导了链路中断概率和端到端中断概率的封闭表达式。每个链路和整个系统的渐近中断性能界也揭示了不同的损害的影响的见解。为了提高系统的性能，我们优化了波束宽度，视场和无人机的位置。数值结果表明，所推导的理论表达式能够准确地评估系统的中断性能。此外，所提出的优化方案是有效的，可以显着提高性能。
2021-04-12 cs.IT math.IT
Trajectory Optimization for Rotary-Wing UAVs in Wireless Networks with Random Requests
针对无线网络中两个地面节点随机产生的下行数据传输请求，研究了单旋翼无人机作为中继的轨迹优化问题。我们的目标是优化无人机的轨迹，以尽量减少预期的平均通信延迟，以服务于这些随机请求。结果表明，该问题可以被铸造成一个半马尔可夫决策过程（SMDP），并通过多链策略迭代解决由此产生的最小化问题。证明了双尺度优化方法的最优性：通信阶段的最优轨迹在当前开始位置和目标结束位置之间移动时，使当前请求的通信延迟最小化（内部优化）;选择结束位置以使SMDP中的预期平均长期延迟最小化（外部优化）。数值模拟表明，当无人机在不主动服务传输请求的阶段向GN的几何中心移动时，预期的平均延迟最小化，并表现出显着的改进。最后，它揭示了通信阶段的最佳结束位置变得越来越独立的数据有效载荷，大的数据有效载荷值。
2019-08-21 cs.IT math.IT
Proactive Eavesdropping in Relay Systems via Trajectory and Power Optimization
针对非法中继链路监控难题，提出基于块坐标下降与连续凸逼近的迭代算法，联合优化无人机轨迹和干扰功率，显著提升主动窃听速率。
2024-07-10 cs.IT math.IT
Efficient Local Map Search Algorithms for the Placement of Flying Relays
研究无线网络中无人机的最优布局问题。无人机作为飞行无线中继器操作，以提供基站（BS）的覆盖范围扩展，并向被障碍物遮蔽的用户提供容量提升。虽然现有的方法依赖于统计模型的直接传播链路的潜在阻塞，我们提出了一种方法，能够利用当地的地形信息，提供性能保证。所提出的方法允许罢工之间的最佳权衡最小化传播距离地面终端和发现良好的传播条件。该算法只需要几个传播参数，但它能够避免深传播阴影，并被证明是找到全局最优的无人机位置。该算法只需要对目标区域进行局部搜索，搜索轨迹的最大长度与地理尺度成线性关系。因此，它适合在线搜索。显着的吞吐量增益相比，其他定位方法的基础上统计传播模型。
2019-10-31 cs.IT math.IT
Fluid Antenna Array-Inspired Location-Posterior-Driven Subarray Sizing and Power Control for Two-Hop AF UAV Relaying
Southeast University（东南大学）；Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
该研究针对两跳AF无人机中继，受FAA启发提出位置后验驱动的子阵列尺寸与功率控制设计，可平衡阵列增益与指向鲁棒性，在t=8s时于0.15W预算下提升服务成功率并节省发射功率。
2026-08-18 cs.IT math.IT
A Survey of Prototype and Experiment for UAV Communications
无人机（UAV）通信已经引起学术界和工业界的极大关注。为了便于无人机在实际中的大规模应用，我们提供了一个全面的调查无人机通信的原型和实验。为此，我们首先概述了无人机通信的原型和实验的一般架构，然后给出空对地信道模型和无人机能耗模型的实验验证。接下来，我们讨论了两种有前途的无人机通信模式，即蜂窝连接的无人机和无人机启用空中通信平台的测量实验。对于前者，我们专注于可行性研究并解决干扰缓解问题。针对无人机空中通信平台，提出了无人机空中基站、无人机空中中继和无人机空中数据汇集/分发三种场景。最后，我们指出了一些有前途的无人机通信的原型和实验测量的未来方向。
2020-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Scheduling for UAV-assisted Millimeter-Wave Train-Ground Communication System
随着移动数据的爆炸式增长，高铁旅客对宽带无线接入服务的需求迫切需要超高速场景宽带无线通信的支持。毫米波（mmWave）可以实现高数据传输速率，但它伴随着高传播损耗和易受阻塞。为了解决这个问题，定向天线和无人机（UAV）的发展增强了毫米波车地通信系统的鲁棒性。本文提出了一种UAV和MR中继辅助（UMRA）算法来有效克服链路阻塞，在满足QoS要求和信道质量的前提下，最大化传输流的数量。首先，我们制定了一个混合整数非线性规划（MINLP）问题的无人机轨迹设计和传输调度在全双工（FD）模式。然后，在UMRA中，提出了基于图论的中继判决算法和传输调度算法，在计算复杂度和系统性能之间取得了较好的折衷。大量的仿真结果表明，一个合适的无人机位置将大大提高UMRA算法的性能，使其接近最优解。与其他两种已有的基准方案相比，UMRA在信道质量要求高、阻塞面积大的情况下，能够大大提高流的完成数和系统吞吐量。
2022-07-17 cs.IT math.IT
Overcoming Endurance Issue: UAV-Enabled Communications with Proactive Caching
由无人机（UAV）实现的无线通信已经成为未来无线系统中许多应用场景的吸引人的技术。然而，无人机有限的续航能力极大地阻碍了无人机通信的实际实施。为了克服这个问题，本文提出了一种新的方案，无人机使能的通信，利用有前途的技术，在用户的主动缓存。具体来说，我们专注于以内容为中心的通信系统，其中无人机被派遣到一组地面节点（GN）与随机和异步的文件从一个给定的集合中提取的请求。利用所提出的方案，在每个操作周期开始时，UAV主动地将文件发送到所选择的GN的子集，所述GN协作地缓存集合中的所有文件。因此，当请求时，每个GN可以直接从其本地缓存或通过设备到设备（D2 D）通信从缓存了该文件的最近邻居检索文件。据透露，存在一个基本的文件缓存成本之间的权衡，这是为无人机传输文件到指定的缓存GN所需的总时间，和文件检索成本，这是服务一个文件请求所需的平均时间。为了描述这种权衡，我们制定了一个优化问题，以最大限度地减少这两个成本的加权和，通过共同设计的文件缓存策略，无人机轨迹和通信调度。由于所提出的问题一般是NP-难的，我们提出了有效的算法来找到高质量的近似解。数值结果证实了我们的研究，并显示了巨大的潜力，主动缓存，以克服有限的耐力问题，在无人机使能的通信。
2018-10-02 cs.IT math.IT
On the Performance of the Relay-ARQ Networks
本文研究了中继网络在混合自动重传请求（ARQ）反馈和自适应功率分配下的性能。研究了独立衰落信道和空间相关衰落信道下不同混合ARQ协议的吞吐量和中断概率。得到的结果的情况下，有一个电源和继电器的总功率约束，或当每个源和继电器的功率限制单独。通过自适应功率分配，仿真结果验证了中继ARQ技术在不同情况下的有效性。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Ultra Reliable UAV Communication Using Altitude and Cooperation Diversity
作为空中基站的无人驾驶飞行器（UAV）的使用预计将在未来十年内占主导地位。然而，为了使这项技术充分发挥其潜力，有必要对空对地（A2G）链路的独特特征有一个基本的了解。作为这一方向的贡献，本文提出了一个通用的框架，A2G系统的分析和优化。与现有文献相比，该框架结合了高度相关的路径损耗指数和小尺度衰落，并将广泛使用的地对地信道模型与A2G模型统一起来，用于分析大规模无线网络。我们推导出最佳无人机高度的解析表达式，最大限度地减少中断概率的一个给定的A2G链路。此外，我们的框架允许我们推导出一个高度相关的封闭形式的表达式和一个紧的下限的中断概率的\textit{A2G cooperative communication}网络。我们的研究结果表明，无人机相对于地面节点的最佳位置不改变包括地面继电器。这使得未来A2G网络的部署有了有趣的见解，因为系统可靠性可以通过添加中继节点来动态调整，而不需要改变相应UAV的位置。
2017-04-28 cs.IT math.IT math.PR
Deep Q-Learning-Driven Power Control for Enhanced Noma User Performance
VNU University of Engineering and Technology（越南国立大学工程技术大学）；East Asia University of Technology（东亚理工大学）
本文提出基于深度Q学习的无人机辅助蜂窝网络，通过智能功率控制提升边缘用户性能，实验显示在400米参考距离下实现2.28 bps/Hz的峰值速率，比无无人机辅助网络提升3.6%。
2025-12-02 cs.IT math.IT
Real-time Optimal Resource Allocation for Embedded UAV Communication Systems
我们考虑使用无人机（UAV）作为中继辅助节点的设备到设备（D2D）无线信息和功率传输系统。由于无人机的能量容量和飞行时间是有限的，在部署无人机时的一个重要问题是管理能量消耗在实时的【形】应用中，它与无人机的发射功率成正比。为了解决这一重要问题，我们开发了一种实时的【形】资源分配算法，通过联合优化能量采集时间和功率控制来最大限度地提高能量效率。我们证明了所提出的算法的有效性，为解决他们的运行时间可以在毫秒进行。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Unmanned Aerial Vehicle Assisted Cellular Communication
在本文中，我们考虑无人机（UAV）辅助蜂窝通信系统，其中无人机可用作放大转发（AF）中继。将无人机辅助通信下的有效信道建模为瑞利乘积信道，并推导出其遍历容量的严格下界。利用得到的下界，可以分析无人机发射功率和天线数量之间的权衡。或者，对于给定的用户和基站收发台（BTS）设置，可以导出UAV所需的发射功率和天线数量，以便在有UAV辅助通信的情况下比没有UAV辅助通信的情况下具有更高的遍历容量。
2018-06-27 cs.IT math.IT
Relay-Assisted Partial Packet Recovery with IDMA Method in CDMA Wireless Network
自动重传请求（ARQ）是无线网络中实现数据包可靠传输的有效技术。然而，在ARQ中，分组中只有少数错误比特将导致整个分组在接收机处被丢弃。在这种情况下，在接收到的数据包中重复正确的位是浪费的。部分包恢复只重传不可靠的解码比特，以增加网络的吞吐量。此外，基于交织多址接入（IDMA）的协作传输可以通过多个不同位置的中继同时为多个源获得分集增益。通过研究中继站和目的站之间的信道分集，提出了一种基于中继站的CDMA无线网络部分数据包恢复算法，以提高系统的吞吐量。在该方案中，异步IDMA迭代码片的多用户检测被用作多个部分恢复的方法，它可以是一个补充，在当前的CDMA网络。置信度值的概念被应用于检测不可靠的解码比特。根据不可靠解码比特的位置，采用基于代价评估的递归算法来确定反馈策略。从而得到代价最小的反馈请求。仿真结果表明，与传统的ARQ方案相比，该方案的吞吐量性能得到了显著的提高。在我们的模拟中提供了我们的计划的上限。此外，我们展示了继电器的位置如何影响性能。
2010-04-15 cs.IT math.IT
UAV-Aided Decentralized Learning over Mesh Networks
EURECOM（欧洲通信学院）
分散式学习使无线网络设备能够协作地训练仅依赖于设备到设备（D2D）通信的机器学习（ML）模型。众所周知，分散优化算法的收敛速度严重依赖于网络的连通性程度，网络拓扑结构越密集，收敛时间越短。因此，由于其无线节点的通信范围有限，现实世界的网状网络的局部连接性破坏了分散式学习协议的效率，使其可能无法实现。在这项工作中，我们调查的作用，无人驾驶航空器（UAV），用作飞行接力，在促进分散的学习程序，在这种具有挑战性的条件。我们提出了一个优化的无人机轨迹，这是定义为一系列的航路点，无人机访问顺序，以便在稀疏连接的用户组之间传输情报。然后，我们提供了一系列的实验，突出了无人机在网状网络分散学习的背景下的重要作用。
2022-05-31 cs.IT cs.LG eess.SP
Full-Duplex Aerial Communication System for Multiple UAVs with Directional Antennas
基于无人机的无线系统，如无线中继和遥感，引起了学术界和工业界的极大关注。为了实现这些目标，连接无人机和地面站的高性能无线空中通信系统是关键的推动因素之一。然而，仍然存在阻碍其发展的问题，例如无人机之间严重的同频干扰，以及无人机的有效载荷/电池寿命有限。为了应对这些挑战，我们提出了一种空中通信系统，该系统能够实现多个无人机的系统级全双工通信，其硬件复杂度低于理想的全双工通信系统。在所提出的系统中，每个信道被重新分配给一对UAV的上行链路和下行链路，并且每个UAV将一对分离的信道用于其上行链路和下行链路。利用无人机的机动性以及无人机和地面站所配备的高增益定向天线的优势，消除了复用相同信道的无人机之间的同频干扰，因此该系统不需要专门的消除器。给出了系统设计和性能分析，仿真结果与设计结果吻合较好。
2022-02-01 cs.IT math.IT
Scheduling of UAV-assisted Millimeter Wave Communications for High-Speed Railway
为了开发更丰富的频谱资源以获得更好的服务质量，毫米波（mmWave）通信已经被考虑用于高速铁路（HSR）通信系统。在本文中，我们专注于调度尽可能多的流，同时满足他们的QoS要求。由于干扰、窃听或其他问题，一些流可能不直接从轨道侧BS发送。在本文中，我们提出了一个无人机辅助调度方案，利用无人机作为中继这样的流量。所提出的方案还利用两个毫米波频带，一个用于BS链路，另一个用于UAV链路。该算法的目标是在满足QoS要求的情况下最大化流的数量。仿真结果表明，所提出的方案实现了优越的性能上完成的流的数量和系统吞吐量超过两个基线计划。
2022-05-19 cs.IT math.IT
Energy Efficiency and Goodput Analysis in Two-Way Wireless Relay Networks
本文研究了瑞利衰落信道中两个源节点通过中继节点间接交换信息的双向中继网络。放大和转发（AF）和解码和转发（DF）技术已在TWRN采用马尔可夫链模型进行了分析，通过该模型的网络操作进行了描述和深入研究。自动重传请求（ARQ）重传已被应用，以保证成功的分组交付。在给定的AF或DF TWRN中，比特能量消耗和有效吞吐量表达式已被推导为传输速率的函数。数值结果被用来确定最佳的传输速率的比特能量消耗最小化或有效吞吐量最大化。在AF和DF模式的能量和传输效率方面的网络性能进行了比较。
2011-02-26 cs.IT math.IT
Cross-Layer Link Adaptation Design for Relay Channels with Cooperative ARQ Protocol
协作自动重传请求（C-ARQ）是一种利用空间分集的链路层中继协议，当目的地不能正确解码源数据时，允许中继节点将源数据分组转发到目的地。该文提出了一种基于C-ARQ的中继信道跨层链路自适应设计方案，源节点和中继节点均在物理层采用自适应调制编码和功率自适应。对于这种情况下，我们首先推导出系统的频谱效率和平均功耗的封闭形式的表达式。然后，我们提出了一个低复杂度的迭代算法，以找到最佳的适应解决方案，通过最大限度地提高频谱效率的数据包丢失率（PLR）和平均功耗的约束。结果表明，所提出的自适应方案相比，显着提高频谱效率的其他自适应方案，同时保证所需的PLR性能。
2009-02-17 cs.IT math.IT
The Impact of Channel Feedback on Opportunistic Relay Selection for Hybrid-ARQ in Wireless Networks
本文提出了一个分散的中继选择协议的密集无线网络，并描述了信道反馈策略，提高其性能。建议的选择协议支持混合自动重传请求传输，中继转发奇偶校验信息的目的地在解码错误的情况下。信道反馈用于改进中继选择过程，并用于在所提出的自适应调制传输框架中选择适当的传输模式。提出的自适应调制策略的吞吐量的近似值，并说明通过最大化这个近似值的吞吐量的依赖系统参数，如中继竞争概率和自适应调制切换点。仿真结果表明，所提出的选择策略的吞吐量是由一个集中的选择方法，依赖于地理信息所产生的。
2008-04-01 cs.IT math.IT
On Ergodic Capacity and Optimal Number of Tiers in UAV-Assisted Communication Systems
在本文中，我们考虑无人机（UAV）辅助通信系统中，一些无人机被用作多层中继之间的用户和基站收发台（BTS）。我们将用户和BTS之间的无线传播信道建模为瑞利乘积信道，其是一系列独立同分布（i.i.d.）瑞利多输入多输出（MIMO）信道。我们把一个特别感兴趣的优化层的数量在这样的无人机辅助系统的无人机的总数量，以最大限度地提高遍历能力。为了实现这一目标，在第一部分中，我们推导出一个下限的封闭形式的遍历能力，这是渐近紧的信号噪声比（SNR）的增加。在第二部分中，我们分析了最佳的无人机层数，并提出了一个低复杂度的过程，显着降低了搜索的大小，并产生接近最佳的性能。此外，瑞利乘积信道的遍历容量的渐近性质，以及最优解的层数进行了广泛的分析。
2018-10-23 cs.IT math.IT
Cooperation Techniques for A Cellular Internet of Unmanned Aerial Vehicles
无人机（UAV）是强大的物联网组件，由于其在移动性和灵活性方面的优势，可以在空中提供传感和通信。作为空中用户，无人机被设想为支持下一代蜂窝系统中的各种感测应用，这已经由第三代合作伙伴计划（3GPP）研究。然而，当UAV处于小区边缘或经历深度衰落时，UAV与基站之间的蜂窝链路的服务质量（QoS）可能得不到保证。在本文中，我们首先介绍了非合作蜂窝互联网的无人机。然后，我们提出了一个合作的感测和发送协议，其中无人机可以上传传感数据的帮助下，无人机中继，提供一个更好的通信服务质量的传感任务。详细介绍了支持无人机协同蜂窝互联网的轨迹设计和无线资源管理等关键技术。最后，扩展的无人机协作蜂窝互联网的QoS改善与一些开放的问题，如大规模多输入多输出系统，毫米波，认知通信进行了讨论。
2019-04-03 cs.IT math.IT
Average Peak Age-of-Information Minimization in UAV-assisted IoT Networks
出于确保及时提供信息的需要（例如，状态更新），本文研究了无人机（UAV）作为移动中继的作用，以最小化源-目的地对的平均峰值信息量（PAoI）。对于这种设置，我们制定了一个优化问题，以共同优化无人机的飞行轨迹以及数据包传输的能量和服务时间分配。为了解决这个非凸问题，我们提出了一个有效的迭代算法，并建立其收敛性分析。对一些子问题也给出了封闭解。在此过程中，我们解决的子问题之一是联合优化的能量和服务时间分配为一个给定的轨迹的无人机。这个问题本身就很有趣，因为在某些情况下，我们可能无法根据物联网设备的位置改变无人机的轨迹（特别是当其主要任务是其他任务时）。我们的数值结果量化的增益，可以通过额外优化无人机的轨迹。
2018-12-21 cs.IT cs.NI math.IT
