面向物联网的无人机无线供能通信网络资源优化配置研究

基本信息
批准号:61871137
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:许杰
学科分类:
依托单位:香港中文大学(深圳)
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Rui Zhang,王丰,姚剑萍,冯天心,马刚刚,李培铭,曹晓雯,谢礼峰
关键词:
无线能量传输携能通信无线供能通信网络无人机轨迹优化
结项摘要

Unmanned aerial vehicle (UAV)-enabled wireless powered communication networks (WPCN) can be flexibly deployed in complex environments, and thus have emerged as a promising solution to provide efficient energy supply and data access to massive Internet-of-things (IoT) nodes. However, the introduction of UAVs calls for a redesign of WPCN due to their controllable mobility. This project investigates the joint optimization of UAV trajectory and wireless resource allocation, to improve the system performance and network capacity of the UAV-enabled WPCN. First, we consider the single-UAV-enabled multiuser wireless power transfer (WPT) link, in which the UAV trajectory and power control are jointly optimized for improving the WPT efficiency. Second, we present transmission protocols for a single-UAV-enabled multiuser wireless powered communication system, in which the UAV trajectory is designed jointly with both uplink and downlink wireless resource allocations, subject to the so-called wireless energy causality constraints. Finally, we propose cooperative trajectory design for multi-UAV-enabled WPCN, which are jointly designed with the distributed transmit energy beamforming in the downlink, as well as the user-UAV association and interference coordination in the uplink, to improve the network performance. By unifying both the UAV trajectory design and wireless resource allocations, this project has both theoretical significance and application value in improving the network capacity of UAV-enabled WPCN, and furthermore, it is also important for the wide application and sustainable development of IoT in complex environments.

无人机无线供能通信网络具有部署灵活的特点,有助于实现复杂环境下海量物联网节点的高效能量供给和信息接入。然而无人机移动性的引入使得传统无线供能通信的关键技术需要重新设计。本项目研究无人机飞行轨迹和无线资源的联合优化配置,以提高系统性能和网络容量。具体包括三方面的研究内容:首先针对无线能量传输链路,研究基于无人机轨迹和发送功率联合控制的多用户高效能量传输理论;然后设计多用户无线供能通信协议,研究无线能量因果约束下,无人机轨迹和上下行无线资源的联合配置;最后提出多无人机的协同轨迹控制,并结合下行分布式能量波束赋形,以及上行用户归属和干扰协调进行联合设计,以优化网络效能。本项目将无人机轨迹优化和无线资源管理等理论和技术结合起来,对提高无人机无线供能通信的网络容量具有重要的理论意义和应用价值,有助于推动物联网在复杂场景的广泛应用和可持续发展。

项目摘要

无人机无线供能通信网络具有部署灵活的特点,对于解决大规模物联网面临复杂环境下海量节点高效能量供给和信息接入问题具有重要的价值。然而,无人机移动性的引入使得传统无线供能通信的关键技术需要重新设计。项目组针对无人机无线供能通信网络关键技术开展研究,提出了基于无人机的无线供能通信的传输模型,建立了无人机轨迹和无线资源的联合优化配置框架,揭示了单无人机无线供能通信网络的最优运行原理,并提出多无人机协同轨迹优化、用户归属以及干扰协调的实用设计方案,为解决物联网面临的复杂环境下设备可持续供能和高效数据接入问题,提供新的理论支撑、技术思路和网络架构。.项目执行中,发表了国际高质量SCI期刊论文共计34篇,国际会议论文共计16篇,申请发明专利共计8项,并通过项目实施协助培养了8名硕士研究生和8名博士研究生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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