用户密集场景下无人机辅助蜂窝网络的联合部署技术研究

基本信息
批准号:61901050
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:郭一珺
学科分类:
依托单位:北京邮电大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
网络容量分析无人机辅助蜂窝网络无人机部署无人机轨迹规划无人机空地组网
结项摘要

With the high mobility and flexibility of unmanned aerial vehicles (UAVs), using UAV to assist communication is envisioned as an excellent solution to solve intensive communication problems faced by traditional ground cellular networks. One challenging issue in the study of UAV-assisted networks is the joint deployment of network resources with deep integration of aerial and ground bases stations, to give fully play to the advantage of UAV and maximize the performance of networks. In this project, to address such difficulty, we consider the intensive access and massive data demands under user intensive scenes and investigate joint air-ground network deployments to achieve efficient, on-demand and self-adaptive network communication. Firstly, we establish general UAV-assisted cellular network models, derive the network capacity, and analysis the capacity bound. Secondly, we investigate the deployment cost tradeoff between aerial and ground base stations, and propose a joint network deployment method to minimize the overall deployment cost. Finally, we extend our research to further consider two issues in real user-intensive scenes. In one hand, for the non-uniform and time-varying distribution of real user demands, we propose a self-adaptive UAV deployment strategy based on user behavior prediction. In another hand, considering the energy limitation in uplink transmission, we investigate a multi-UAV trajectory design strategy based on pattern routes. It is hoped that the achievements of our research will have great influence to the deployment of UAV-assisted cellular networks, and shed lights on the development of future cellular networks.

利用无人机承载空中基站辅助地面网络通信可灵活高效地应对蜂窝网络面临的密集场景通信这一巨大挑战。在空中基站和地面基站并存的无人机辅助蜂窝网络中,如何将二者深度融合并有效部署网络资源是充分发挥无人机优势、提高网络性能的关键。本项目面向空天地融合的发展趋势,结合用户密集场景下密集接入、海量传输的需求特征,寻求高效、按需、自适应的空地联合网络部署方案。将考虑基础理论问题,推导无人机辅助蜂窝网络的传输容量并分析容量界值;考虑网络总体部署问题,分析地面基站和空中基站部署代价之间的折中关系,设计总体代价最小的联合部署方案;分别考虑实际场景下用户需求分布不均且动态变化问题及用户设备在上行传输时能量受限问题,进一步扩展研究基于用户行为预测的无人机自适应部署策略和基于模式化路线的多无人机路径规划策略。本项目的研究成果可为未来无人机辅助蜂窝网络的设计提供理论指导,对蜂窝网络演进和空天地融合具有重要意义。

项目摘要

利用无人机承载空中基站辅助地面网络通信可灵活高效地应对蜂窝网络面临的密集场景通信这一巨大挑战。在空中基站和地面基站并存的无人机辅助蜂窝网络中,如何将二者深度融合并有效部署网络资源是充分发挥无人机优势、提高网络性能的关键。本项目面向空天地融合的发展趋势,结合用户密集场景下密集接入、海量传输的需求特征,寻求高效、按需、自适应的空地联合网络部署方案。将考虑基础理论问题,推导无人机辅助蜂窝网络的传输容量并分析容量界值;考虑网络总体部署问题,分析地面基站和空中基站部署代价之间的折中关系,设计总体代价最小的联合部署方案;分别考虑实际场景下用户需求分布不均且动态变化问题及用户设备在上行传输时能量受限问题,进一步扩展研究基于用户行为预测的无人机自适应部署策略和基于模式化路线的多无人机路径规划策略。本项目的研究成果可为未来无人机辅助蜂窝网络的设计提供理论指导,对蜂窝网络演进和空天地融合具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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