Minimum Throughput Maximization in UAV-Aided Wireless Powered Communication Networks
本文研究了无人机辅助的无线供电通信网络（WPCN）系统，其中无人机上的移动接入点（AP）为多个能量受限的地面终端（GT）提供服务。具体地，UAV首先通过在下行链路中发送无线能量传输（WET）信号来对GT充电。然后，通过利用从UAV收集的无线能量，GT向UAV发送其上行链路无线信息传输（WIT）信号。本文根据无人机的作战特点，采用了两种不同的作战方案，即一体化无人机作战和分离式无人机作战。首先，在集成的UAV WPCN中，UAV充当混合AP，其中在单个UAV处处理能量传输和信息接收两者。相比之下，对于分离的UAV WPCN，我们考虑两个UAV，每个UAV独立地充当能量AP和信息AP，因此在两个不同的UAV处分别执行能量传输和信息解码。对于这两个系统，我们联合优化的无人机的轨迹，上行链路功率控制，以及时间资源分配的WET和WIT，以最大限度地提高最小吞吐量的GT。由于制定的问题是非凸的，我们适用于凹凸程序推导出适当的凸边界的非凸约束。因此，我们提出了迭代算法，有效地确定了最小吞吐量最大化问题的局部最优解。仿真结果验证了所提出的算法的效率相比，传统的计划。
2018-01-09 cs.IT math.IT
Energy-Efficient UAV Communication with Trajectory Optimization
与无人机的无线通信是未来通信系统的一项重要技术。在本文中，我们研究了节能的无人机与地面终端通信，通过优化无人机的轨迹，一个新的设计范式，联合考虑通信吞吐量和无人机的能量消耗。为此，我们首先推导出一个理论模型上的推进能量消耗的固定翼无人机的飞行速度，方向和加速度的函数，在此基础上的无人机通信的能量效率的定义。然后，对于无约束的轨迹优化的情况下，我们表明，无论是速率最大化和能量最小化的设计导致消失的能量效率，从而在一般情况下是能源效率低下。接下来，我们介绍了一种实用的圆形无人机轨迹，在该轨迹下，无人机的飞行半径和速度被优化，以最大限度地提高通信的能量效率。此外，提出了一种有效的设计，以最大限度地提高无人机的能量效率，其轨迹上的一般约束，包括其初始/最终位置和速度，以及最大速度和加速度。数值结果表明，与其他基准方案相比，所提出的设计实现了显着更高的能量效率的无人机通信。
2016-08-05 cs.IT math.IT
Energy-Efficient UAV Replacement in Software-Defined UAV Networks
本文针对软件定义无人机网络中的高能效替换问题，提出基于严格全序关系的整数线性规划建模方法，并设计近最优且低复杂度的启发式算法，以最小化网络中断并延长电池寿命。
2025-04-10 cs.IT math.IT
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
Energy Efficiency Maximization for Full-Duplex UAV Secrecy Communication
提出了一种新的全双工保密通信方案，并研究了其优化设计，以实现最大的能量效率（EE）的无人机（UAV）。具体地，UAV从地面源接收机密信息，同时发送干扰信号以干扰潜在的地面窃听者。由于无人机在实践中机载能量有限，我们的目标是通过在给定初始和最终位置的有限飞行时间内联合优化无人机轨迹和源/无人机发射/干扰功率，最大限度地提高其保密通信的EE。虽然问题很难解决，我们提出了一个有效的迭代算法，以获得其次优解。仿真结果表明，与各种基准方案相比，所提出的联合设计方案可以显著提高无人机保密通信的效率。
2019-06-18 cs.IT math.IT
Experiment of Multi-UAV Full-Duplex System Equipped with Directional Antennas
实现各种基于无人机（UAV）的系统的关键使能器之一是连接许多UAV和地面站的高性能通信系统。针对区域信道中同频干扰导致的频谱利用率低的问题，提出了一种低硬件复杂度的频谱利用率全双工定向天线多无人机通信系统。本文利用无人机和地面站组成的原型系统进行了外场实验，验证了该系统的可行性和有效性，通过定向天线和无人机相对位置控制来消除无人机之间的同频干扰，而不是传统全双工系统中在无人机上使用消耗能量的专用自干扰消除器。测试了上行链路和下行链路的性能。特别地，在下行链路实验中，测量了一对两个无人机之间的干扰的信道功率时，无人机处于不同的位置关系。实验结果与设计结果吻合较好，证明了该系统可以大大提高系统的性能。
2022-11-04 cs.IT math.IT
A Tutorial on UAVs for Wireless Networks: Applications, Challenges, and Open Problems
诸如无人驾驶飞行器（UAV）（俗称无人机）的飞行平台的使用正在迅速增长。特别是，由于其固有的属性，如移动性，灵活性和自适应高度，无人机承认在无线系统中的几个关键的潜在应用。一方面，无人机可以用作空中基站，以增强无线网络的覆盖范围、容量、可靠性和能效。另一方面，UAV可以作为蜂窝网络内的飞行移动终端操作。这种蜂窝连接的UAV可以实现从实时视频流到物品递送的多种应用。在本文中，一个全面的教程的潜在好处和无人机在无线通信中的应用。此外，无人机使能的无线网络的重要挑战和根本的权衡进行了彻底的调查。特别是，无人机的关键挑战，如三维部署，性能分析，通道建模和能源效率进行了探讨，以及代表性的结果。最后介绍了无人机通信存在的问题和未来的研究方向。最后，各种分析框架和数学工具，如优化理论，机器学习，随机几何，运输理论和博弈论进行了说明。使用这些工具来解决独特的无人机问题也被提出。简而言之，本教程提供了如何分析，优化和设计基于无人机的无线通信系统的关键指导方针。
2019-03-17 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for Laser-Powered UAV Wireless Communication Systems
激光电源已成为为无人机（UAV）提供方便和可持续能源供应的可行解决方案。在本文中，我们研究了一种激光供电的无人机无线通信系统，其中激光发射器发送激光束来充电飞行中的固定翼无人机，无人机使用收集的激光能量与地面站进行通信。为了维持无人机的可持续运行，其总能量消耗不能超过激光发射器的能量。在这样的激光能量收集约束下，我们通过联合优化无人机的轨迹及其发射功率分配，在有限的持续时间内最大化从无人机到地面站的下行链路通信吞吐量。但由于无人机能耗模型复杂，该问题具有非凸性，求解难度较大。为了解决这个问题，我们首先考虑一个特殊的情况下，一个双圆形的无人机轨迹，平衡之间的权衡最大限度地提高激光能量收集与无线通信在无人机的性能。接下来，基于所获得的双圆轨迹，我们提出了一个有效的解决方案的一般问题，通过应用交替优化和序列凸规划（SCP）的技术。最后，数值结果验证了所提出的设计的通信吞吐量性能。
2018-03-02 cs.IT math.IT
Exploiting NOMA for UAV Communications in Large-Scale Cellular Networks
本文提出了一对无人机通信中的非正交多址接入（NOMA）策略，其中多个无人机作为新的空中通信平台为地面NOMA用户提供服务。提出了一种基于随机几何技术的多无人机系统框架，该框架考虑了两种实用策略：1）以无人机为中心的卸载策略和2）以用户为中心的应急通信策略。为了为拟议的NOMA辅助无人机框架提供实用见解，考虑了不完美连续干扰消除（ipSIC）场景。对于以无人机为中心的策略和以用户为中心的策略，我们得到了新的精确表达式的覆盖概率。我们还得到新的分析结果，正交多址接入（OMA）提供一个基准计划。在以用户为中心的策略和以无人机为中心的策略推导的分析结果明确表明，ipSIC系数是一个占主导地位的组成部分，在覆盖概率。仿真结果表明：在以用户为中心的策略和以无人机为中心的策略下，NOMA辅助的无人机蜂窝网络通过合理设置功率分配因子和目标速率，能够获得优于OMA的性能; NOMA辅助的无人机蜂窝网络的覆盖概率在很大程度上受配对NOMA用户的ipSIC系数、目标速率和功率分配因子的影响。
2019-07-11 cs.IT math.IT
Throughput of Hybrid UAV Networks with Scale-Free Topology
本文针对无标度拓扑的无人机网络吞吐量展开研究，引入结合ad hoc与蜂窝传输的混合网络结构提升了吞吐量，并探究了最优跳数阈值的影响因素，为混合网络在无人机网络中的应用提供参考。
2023-06-09 cs.IT math.IT
Cellular-Enabled UAV Communication: Trajectory Optimization Under Connectivity Constraint
本文研究了一种由一架无人机和多个地面基站组成的蜂窝式无人机通信系统。UAV具有从初始位置飞行到最终位置的任务，在此期间，它需要通过在每个时刻与GBS中的一个相关联来保持与蜂窝网络的可靠无线连接。我们的目标是最大限度地减少无人机的任务完成时间，通过优化其轨迹，受到的最小接收信噪比（SNR）的目标，这需要在整个任务中得到满足指定的GBS-无人机链路的连接约束的质量。该问题是非凸的，很难得到最优解。我们首先提出了一种有效的方法来检查其可行性的基础上图的连通性验证。然后，通过分析无人机执行任务过程中GBS与无人机的关联序列，得到了无人机最优航迹的一些有用信息，并在此基础上，利用凸优化和图论中的技术，提出了一种有效的轨迹优化问题的近似求解算法。数值结果表明，我们提出的轨迹设计达到接近最优的性能。
2017-10-31 cs.IT math.IT
Downlink Analysis in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Assisted Cellular Networks with Clustered Users
使用作为空中基站（BS）操作的无人驾驶飞行器（UAV）已经成为一种有前景的解决方案，特别是在需要快速部署的场景中（例如，在拥挤的热点、体育赛事、紧急情况、自然灾害的情况下），以便协助地面BS。提出了一种分析无人机（UAV）辅助蜂窝网络集群用户设备（UE）信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的分析框架。UAV和地面BS的位置被建模为毒点过程（PPP），并且UE被假设为根据泊松簇过程（PCP）分布在UAV在地面上的投影周围。首先推导了无人机和地面基站层路径损耗的互补累积分布函数和概率密度函数。随后，获得与每个层的关联概率。SINR覆盖概率推导出整个网络使用工具从随机几何。最后，确定了整个网络的面积频谱效率（ASE），并考虑无人机位于不同高度的情况，给出了更一般模型下的SINR覆盖概率表达式。通过数值计算，我们已经表明，无人机高度和路径损耗指数的覆盖性能起着重要的作用。此外，覆盖概率可以用较少数量的UAV来提高，而更好的区域频谱效率通过采用更多的UAV并且使UE更紧凑地聚集在UAV周围来实现。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Handoffs in User-Centric Cell-Free MIMO Networks: A POMDP Framework
针对以用户为中心的无小区大规模MIMO网络，提出基于POMDP的切换管理框架，通过分而治之降低复杂度，在保持速率保证的同时将切换次数减少47%-70%。
2024-03-13 cs.DC cs.IT cs.NI
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
UAV-Enabled Wireless Power Transfer: A Tutorial Overview
支持无人机（UAV）的无线功率传输（WPT）最近成为一种有前途的技术，以在大规模无线网络中为广泛分布的低功率地面设备（GD）提供可持续的能量供应。与部署在固定位置的传统WPT系统中的能量发射器（ESTA）相比，UAV安装的空中发射器可以在三维（3D）空间中灵活地飞行，以更有效地为附近的GD充电。本文提供了一个教程概述无人机使能WPT及其吸引人的应用，特别是侧重于如何利用无人机的可控移动性，通过其3D轨迹设计，以最大限度地提高能量传输到所有GD在无线网络中的公平性。首先，我们考虑单个UAV使能的WPT场景，其中一个UAV在已知位置为多个GD无线充电。为了解决这种情况下的能量最大化问题，我们提出了一个通用的轨迹设计框架，包括三个创新的方法来优化无人机的轨迹，这是多位置悬停，连续悬停和飞行，和基于时间量化的优化，分别。接下来，我们考虑多无人机使能的WPT场景，其中多个无人机在大区域中协作地对许多GD充电。在单无人机航迹设计的基础上，分别基于无人机群集和GD聚类原理，提出了两种有效的多无人机航迹联合优化方案。此外，我们考虑了支持无人机的WPT的两个重要扩展，即支持无人机的无线供电通信网络（WPCN）和支持无人机的无线供电移动边缘计算（MEC）。
2021-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Accessing From The Sky: A Tutorial on UAV Communications for 5G and Beyond
无人机（UAV）已经找到了许多应用，预计将在未来十年带来丰富的商业机会。在无人机的各种使能技术中，无线通信是必不可少的，近年来引起了越来越多的关注。与传统的地面通信相比，无人机的通信面临着新的挑战，因为无人机的高度高，在三维空间中的运动灵活性大。出现了几个关键问题，包括主要的UAV-地面信道的视距（LoS）和由此产生的强烈的空中-地面网络干扰，UAV控制消息与有效载荷数据的不同通信服务质量（QoS）要求，UAV的大小、重量和功率（SWAP）限制所施加的严格约束，以及高度可控的三维无人机机动性带来的新的设计自由度（DoF）的开发。在本文中，我们对无人机通信的最新进展进行了教程概述，以解决上述问题，重点是如何将无人机集成到即将到来的第五代（5G）和未来的蜂窝网络中。特别是，我们将我们的讨论分为两个有前途的无人机通信的研究和应用框架，即无人机辅助无线通信和蜂窝连接的无人机，其中无人机作为空中通信平台和用户，分别。此外，我们指出了未来的研究和调查有前途的方向。
2019-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
UAV Communications Based on Non-Orthogonal Multiple Access
提出了一种基于非正交多址接入（NOMA）的大容量无人机网络架构。为了更好地理解NOMA使能的无人机网络，进行了三个案例研究。我们首先提供NOMA启用无人机网络的性能评估，采用随机几何模型的无人机和地面用户的位置。在此基础上，基于无人机定高绕飞的简化二维模型，研究了静态NOMA用户的联合轨迹设计和功率分配问题。作为进一步的进步，我们展示了无人机放置问题的机器学习技术的帮助下，当地面用户漫游和无人机能够相应地调整其位置在三维（3D）。通过这些案例研究，我们可以全面了解无人机系统从基本理论到实际应用。
2018-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming, User Association, and Height Control for Cellular-Enabled UAV Communications
为空中用户（例如无人机（UAV））提供可靠和无缝的移动性是下一代蜂窝系统的关键挑战。为了应对这一挑战，我们提出了一个联合波束成形，用户关联，无人机高度控制框架的蜂窝连接多无人机网络与多天线基站（BS）。在多个地面用户设备速率约束条件下，以最大化无人机最小可达速率为目标，设计了一种分层双层迭代算法，对基站波束形成向量、无人机关联矩阵和无人机高度进行联合优化。在内层迭代中采用投影梯度法，在外层迭代中采用几何规划建模加凹凸法，证明了算法收敛于局部最优解。考虑到无人机的移动特性，我们还利用我们提出的算法不完美的信道估计的情况下。数值结果表明，与传统的最邻近关联算法相比，该算法在理想和非理想信道估计情况下均能提高无人机的最小可达速率。此外，我们还研究了无人机的最小可达速率和频率之间的权衡与单移动无人机更新优化变量。
2020-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Spectrum Sharing Strategies for UAV-to-UAV Cellular Communications
在这篇文章中，我们考虑一个蜂窝网络部署，其中无人机到无人机（U2 U）发射-接收对与蜂窝地面用户（GUE）的上行链路（UL）共存。我们的分析集中于比较两种频谱共享机制：i）覆盖，其中可用的时间-频率资源被分成用于U2 U和GUE通信的正交部分，以及ii）重叠，其中相同的资源可以由两种链路类型访问，导致相互干扰。我们评估所有链路的覆盖概率和速率及其相互作用，以确定最佳频谱共享机制。除其他事项外，我们的研究结果表明，在大量的无人机对的情况下，采用重叠频谱共享似乎是最合适的方法，以保持最低的保证率为无人机和高GUE UL性能。我们还发现，增加U2 U链路的密度会降低其覆盖率，其中无人机只接收来自其他无人机的干扰，但在GUE产生的干扰的影响占主导地位的情况下，并不显着。
2020-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
SINR Coverage Enhancement of 6G UAV-Assisted Networks Deploying IRS
该工作的目标是提高无人机辅助的6G无线网络的信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率。为此，本文对常规无人机通信模型和红外辅助无人机通信模型的覆盖概率进行了分析比较。研究结果表明，IRS在无人机辅助无线网络中的应用显著提高了SINR的覆盖概率。此外，IRS在无人机网络中的安装降低了网络的能量消耗。
2022-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient UAV Relaying Robust Resource Allocation in Uncertain Adversarial Networks
移动中继技术是无线通信中的关键增强技术，这是由于更高的机会以更好的服务质量支持来自基站（BS）的远程用户。本文研究了能量有效的（EE）移动中继网络，安装在无人机（UAV），而未知的对手试图拦截合法的链接。我们的目标是优化无人机和基站的鲁棒发射功率，中继悬停路径，速度和加速度。BS发送合法信息，该合法信息由中继转发给用户。这个过程被定义为信息-因果关系-约束（ICC）。我们共同优化最坏情况下的保密率（WCSR）和无人机推进能源消耗（PEC）的有限时间范围。我们建立了BS-无人机，无人机用户，和无人机对手的信道模型。我们应用无人机PEC考虑无人机的速度和加速度。最后，我们推导了对抗性无线网络中EE无人机中继用户最大化问题。虽然问题是非凸的，我们提出了一个迭代和次优算法来优化EE无人机中继约束，如ICC，轨迹，速度，加速度和发射功率。首先，我们优化BS和无人机的发射功率以及已知无人机路径规划和加速的悬停速度。利用最优的发射功率和速度，我们得到了最优的轨迹和加速度。我们比较了我们的算法与现有的算法，并证明了改进的EE无人机中继通信我们的模型。
2021-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
The Deployment of IRS in UAV-Empowered 6G Networks
具有实时重新配置固有电磁反射和吸收特性的智能反射表面（IRSs）为改善恶劣环境下的无线连接提供了无与伦比的前景。无人机（UAV）辅助的无线网络被演进为对抗非视距（NLoS）场景的可靠解决方案。因此，IRS授权的无人机辅助蜂窝网络将成为改善覆盖和用户体验的重要角色。研究了IRS-UAV辅助网络中路径损耗最小化和数据传输速率最大化问题。在此背景下，工作分析了路径损耗和可实现的速率利用毫米波（毫米波）载波考虑传统的无人机模型和IRS授权的无人机通信模型。研究表明，与传统的无人机辅助通信模型相比，IRSempowered无人机通信模型能够显著降低路径损耗，提高可达数据速率。
2022-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
Jittering Effects Analysis and Beam Training Design for UAV Millimeter Wave Communications
抖动效应严重降低了无人机毫米波通信的性能。为了研究无人机抖动对毫米波通信的影响，首先基于均匀平面阵列（UPA）单元天线之间的几何关系建立了无人机毫米波信道模型。然后，我们提取了（I）无人机姿态角和位置坐标与（II）毫米波信道的到达角（AoA）和出发角（AoD）之间的关系，并且我们还从无人机姿态角的随机波动中推导出无人机侧的AoA/AoD分布，即，无人机抖动。在波束训练设计中，根据姿态角与AoA/AoD的关系，提出了利用无人机导航信息粗略估计AoA和AoD的方法。最后，在粗略的AoA/AoD估计的基础上，我们提出了一种基于压缩感知（CS）的波束训练方案，该方案具有约束的感知范围作为精细的AoA/AoD估计。特别地，我们构造了一个部分随机的感知矩阵，以缩小基于CS的波束训练的感知范围。数值结果表明，本文提出的基于导航信息的无人机波束训练方案能够在缩短训练长度的情况下获得更高的AoA/AoD估计精度，更适用于抖动环境下的无人机毫米波通信。
2021-10-01 cs.IT eess.SP math.IT
Synergetic UAV-RIS Communication with Highly Directional Transmission
无人机在未来无线通信系统中的有效集成取决于对其有限能量的有意识使用，这限制了其飞行时间。可重构智能表面（RISs）可以与UAV结合使用，目的是在不增加UAV侧的复杂性的情况下改善通信性能。在本文中，我们提出了一种协同无人机RIS通信系统，利用无人机与高定向天线瞄准RIS。所提出的方案可以应用于所有的空对地RIS辅助网络和数值结果表明，它是优于的情况下，无人机利用全向天线或高定向天线瞄准地面节点。
2021-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Mobility in the Sky: Performance and Mobility Analysis for Cellular-Connected UAVs
为无人机或飞行出租车等无人机用户设备提供连接是未来蜂窝系统的主要挑战。在本文中，使用协调多点传输提供无缝连接到无人机用户设备进行了研究。特别是，集群地面基站的网络，合作服务的无人机数量被认为是。研究了两种场景：具有静态悬停的UAV用户设备的场景和具有移动UAV-UE的场景。在最大比传输下，开发并利用一种新的框架来推导两种情况下UAV-UE覆盖概率的上界和下界。使用导出的结果，各种系统参数，如协作距离，无人机高度，和UAV-UE速度上可实现的性能的影响进行了研究。结果表明，无论是静止的还是移动的无人机用户设备，当基站天线向下倾斜时，无论采用哪种传输方式，高空无人机用户设备的覆盖概率都是地面用户覆盖概率的上界。此外，对于低信号干扰比阈值，示出了CoMP传输可以提高UAV用户设备的覆盖概率，例如，从最近关联方案下的28%到200米协作距离下的60%。
2019-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
3D UAV Trajectory and Communication Design for Simultaneous Uplink and Downlink Transmission
在本文中，我们研究了无人机（UAV）辅助的同时上行链路和下行链路传输网络，其中一个无人机作为传播者连接到多个接入点，另一个无人机作为基站（BS）从众多的传感器节点收集数据。本文的目标是通过联合优化3D无人机轨迹、通信调度和UAV-AP/SN发射功率来最大化UAV-BS和UAV-AP系统吞吐量之和。我们首先考虑一种特殊情况，其中UAV-BS和UAV-AP轨迹是预先确定的。虽然所得到的问题是一个整数和非凸优化问题，全局最优解是通过应用基于问题的隐单调结构的polyblock外近似（POA）方法。针对三维无人机轨迹优化的一般情况，提出了一种基于逐次凸逼近（SCA）技术的分区交替优化迭代算法。数值结果表明，所提出的设计是能够实现显着的系统吞吐量增益超过基准。此外，基于SCA的方法可以实现与基于POA的方法几乎相同的性能，但具有低得多的计算复杂性。
2020-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Knowledge Map (CKM)-Assisted Multi-UAV Wireless Network: CKM Construction and UAV Placement
信道知识地图（CKM）是近年来出现的一种用于无人机（UAV）通信布局和轨迹优化的知识地图。本文研究了一种CKM辅助的多无人机无线网络，重点是CKM的构建和使用多无人机布局优化。首先，我们考虑CKM建设问题时，只有有限数量的点的数据测量。为此，我们利用数据驱动的插值技术来构建CKM来表征信号传播环境。其次，研究了多无人机布局优化问题，即多无人机以最大化其与地面基站的加权和速率为目标，利用所构造的CKM进行布局优化。然而，基于CKM的速率函数通常是不可微的。针对这一问题，提出了一种新的基于无导数优化的迭代算法，该算法通过迭代构造一系列二次函数，在一定的插值条件下逼近目标函数，并在信赖域约束下最大化逼近函数，从而更新无人机的布局位置.最后，数值结果验证了所提出的设计达到了接近最优的性能，但具有更低的实现复杂度。
2022-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
UAV-to-UAV Communications in Cellular Networks
我们考虑一种蜂窝网络部署，其中UAV到UAV（U2 U）发射-接收对与蜂窝地面用户（GUE）的上行链路（UL）共享相同的频谱。对于这种设置，我们专注于分析和比较两种频谱共享机制的性能：（i）重叠，其中UAV和GUE都可以访问相同的时间-频率资源，导致相互干扰，以及（ii）覆盖，其中可用资源被划分为用于U2 U和GUE通信的正交部分。我们评估两种链路类型的覆盖概率和速率及其相互作用，以确定最佳的频谱共享策略。我们这样做，通过一个分析框架，包括现实的高度相关的信道模型，天线模式，和实际的功率控制机制。对于U2 U，我们发现，虽然U2 U直接通信的存在可能会恶化GUE的上行链路性能，但这种影响是有限的，因为基站通过其天线旁瓣接收功率受限的UAV信号。尽管如此，我们的研究结果使我们得出结论，在城市场景中有大量的无人机对，采用重叠频谱共享似乎是最合适的方法，以保持最低保证率的无人机和高GUE UL性能。
2019-12-13 cs.IT eess.SP math.IT
