无人机基站的动态部署与联合资源分配
发布时间：2023-05-28 09:22
当今移动网络正经历着爆发式的增长。受人们日常活动的影响,移动网络流量需求的时空不均匀特性越发明显。时空不均匀的流量需求对移动网络的基站部署提出了巨大的挑战。传统移动网络受到地面基站静态部署的限制,难以更好的满足时空不均匀的移动网络流量需求。为了更好地适应移动网络流量需求的时空不均匀特性,本文研究无人机辅助的移动网络的基站动态部署和网络性能优化。无人机辅助的移动网络根据流量需求分析和预测的结果,选定需要辅助的区域;可根据流量需求的业务性质,确定无人机基站类型。与传统地面基站不同,无人机基站使用无线回传链路接入地面核心网,部署位置灵活可控。部署位置关乎无人机基站的前传与回传链路质量,影响无线资源分配策略。本文研究了移动网络流量需求的时空关联特性及其预测,进而研究了两种类型无人机基站的部署问题,包括旋翼无人机基站悬停位置、用户分配、资源管理优化,以及固定翼无人机基站无线资源动态分配、可行区域内运动轨迹优化。本文主要创新工作如下:(1)移动网络流量需求预测模型研究。本文提出了时空流量需求基本预测模型及时空流量需求多任务学习架构,解决了多个关联小区流量需求预测问题。时空流量需求多任务学习架构更好...
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 动态变化的移动网络流量需求
1.1.2 按需部署的移动网络
1.2 无人机辅助移动网络研究现状
1.2.1 无人机的分类与特性
1.2.2 无人机通信网络结构
1.2.3 无人机辅助移动网络的特点与挑战
1.2.4 移动网络用户行为及需求预测
1.2.5 无人机基站的半静态部署
1.2.6 无人机基站的动态部署
1.2.7 移动网络无线资源管理
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.4 论文组织结构
第二章 移动网络流量需求预测模型研究
2.1 引言
2.1.1 研究背景与意义
2.1.2 相关工作
2.2 系统模型
2.2.1 问题构成
2.2.2 递归神经网络
2.3 时空联合预测
2.3.1 时空流量需求基本预测模型
2.3.2 时空流量需求多任务学习架构
2.4 实验结果
2.4.1 实验设置
2.4.2 时空流量需求基本预测模型的实验结果
2.4.3 时空流量需求多任务学习架构的实验结果
2.5 本章小结
第三章 旋翼无人机基站无线资源管理与位置优化
3.1 引言
3.1.1 研究背景与意义
3.1.2 相关工作
3.2 带外回传场景下的UBS资源管理及部署
3.2.1 问题建模
3.2.2 路径损耗模型与频谱效率
3.2.3 优化问题
3.2.4 最优资源分配
3.2.5 UBS位置优化
3.2.6 回传受限的用户分配问题
3.2.7 复杂度分析
3.2.8 性能仿真与结果分析
3.3 带内回传场景下的UBS资源管理及部署
3.3.1 问题建模
3.3.2 优化算法
3.3.3 复杂度分析
3.3.4 性能仿真与结果分析
3.4 本章小结
第四章 保证用户速率的固定翼无人机基站无线覆盖方法
4.1 引言
4.1.1 研究背景与意义
4.1.2 相关工作
4.2 系统模型
4.2.1 网络结构
4.2.2 前传回传资源共享策略
4.2.3 能量损耗模型
4.2.4 对飞行轨迹的约束
4.3 带外回传UBS的资源分配及轨迹设计
4.3.1 带外回传UBS的圆形轨迹
4.3.2 带外回传运动轨迹的迭代凸优化方法
4.4 带内回传UBS的资源分配及轨迹优化
4.4.1 带内回传的圆形轨迹
4.4.2 带内回传的迭代优化方法
4.5 复杂度分析
4.6 仿真结果
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
附录A 缩略语表
附录B 空对地信道建模
B.1 自由空间信道模型
B.2 基于高度或仰角的信道参数模型
B.2.1 基于高度的信道参数模型
B.2.2 基于仰角的信道参数模型
B.3 概率LoS信道模型
B.3.1 基于仰角的LoS信道概率
B.3.2 3GPP空地信道模型
附录C 波束赋型增益的推导
附录D 对固定翼无人机飞行能耗的推导
D.1 飞行器的受力分解
D.2 保持水平直线飞行所需的功率
D.3 水平转弯时所需的功率
D.4 飞行轨迹的整体能量消耗
致谢
攻读博士期间发表的学术论文和专利
本文编号：3824361
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 动态变化的移动网络流量需求
1.1.2 按需部署的移动网络
1.2 无人机辅助移动网络研究现状
1.2.1 无人机的分类与特性
1.2.2 无人机通信网络结构
1.2.3 无人机辅助移动网络的特点与挑战
1.2.4 移动网络用户行为及需求预测
1.2.5 无人机基站的半静态部署
1.2.6 无人机基站的动态部署
1.2.7 移动网络无线资源管理
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.4 论文组织结构
第二章 移动网络流量需求预测模型研究
2.1 引言
2.1.1 研究背景与意义
2.1.2 相关工作
2.2 系统模型
2.2.1 问题构成
2.2.2 递归神经网络
2.3 时空联合预测
2.3.1 时空流量需求基本预测模型
2.3.2 时空流量需求多任务学习架构
2.4 实验结果
2.4.1 实验设置
2.4.2 时空流量需求基本预测模型的实验结果
2.4.3 时空流量需求多任务学习架构的实验结果
2.5 本章小结
第三章 旋翼无人机基站无线资源管理与位置优化
3.1 引言
3.1.1 研究背景与意义
3.1.2 相关工作
3.2 带外回传场景下的UBS资源管理及部署
3.2.1 问题建模
3.2.2 路径损耗模型与频谱效率
3.2.3 优化问题
3.2.4 最优资源分配
3.2.5 UBS位置优化
3.2.6 回传受限的用户分配问题
3.2.7 复杂度分析
3.2.8 性能仿真与结果分析
3.3 带内回传场景下的UBS资源管理及部署
3.3.1 问题建模
3.3.2 优化算法
3.3.3 复杂度分析
3.3.4 性能仿真与结果分析
3.4 本章小结
第四章 保证用户速率的固定翼无人机基站无线覆盖方法
4.1 引言
4.1.1 研究背景与意义
4.1.2 相关工作
4.2 系统模型
4.2.1 网络结构
4.2.2 前传回传资源共享策略
4.2.3 能量损耗模型
4.2.4 对飞行轨迹的约束
4.3 带外回传UBS的资源分配及轨迹设计
4.3.1 带外回传UBS的圆形轨迹
4.3.2 带外回传运动轨迹的迭代凸优化方法
4.4 带内回传UBS的资源分配及轨迹优化
4.4.1 带内回传的圆形轨迹
4.4.2 带内回传的迭代优化方法
4.5 复杂度分析
4.6 仿真结果
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
附录A 缩略语表
附录B 空对地信道建模
B.1 自由空间信道模型
B.2 基于高度或仰角的信道参数模型
B.2.1 基于高度的信道参数模型
B.2.2 基于仰角的信道参数模型
B.3 概率LoS信道模型
B.3.1 基于仰角的LoS信道概率
B.3.2 3GPP空地信道模型
附录C 波束赋型增益的推导
附录D 对固定翼无人机飞行能耗的推导
D.1 飞行器的受力分解
D.2 保持水平直线飞行所需的功率
D.3 水平转弯时所需的功率
D.4 飞行轨迹的整体能量消耗
致谢
攻读博士期间发表的学术论文和专利
本文编号：3824361
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3824361.html