无人机辅助无线覆盖增强技术研究
发布时间：2021-07-15 00:35
无人机（UAV,Unmanned Aerial Vehicle）辅助无线通信具有响应快速、机动灵活、成本低、可按需部署和可建立强视距链路等优点,使得其特别适合于应急通信场景或者持续时间有限的通信场景。快速部署UAV基站/中继/接入点等可极大地增强地面基站的覆盖性能、扩大地面基站覆盖范围和改善地面用户的连接性,对国家开发利用邻近空间资源和建设空天地一体化通信网络具有重要的战略意义。本文针对UAV辅助无线覆盖增强场景,充分挖掘固定翼和旋翼UAV的特性,深入研究了UAV大范围移动多播覆盖、能量有效的固定翼UAV多天线半双工移动中继、存在信道估计误差的旋翼UAV多天线半双工静态中继的最优高度分析和固定翼UAV多天线全双工移动中继波束成形和功率分配联合优化,通过联合设计UAV轨迹、资源分配和多天线波束成形等实现了覆盖性能的改善及优化。首先,在UAV未知地面用户位置信息的情况下,充分利用固定翼和旋翼UAV的特性,分别研究了矩形区域固定翼UAV和凸多边形区域旋翼UAV移动多播覆盖的路径规划问题,通过联合优化UAV飞行高度、UAV天线波束宽度和飞行速度分别实现了任务完成时间和UAV能量消耗的最小化。针...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
文缩略语
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 研究动机
1.1.2 UAV分类
1.1.3 UAV特征
1.2 UAV空地信道建模、功率消耗模型和通信性能指标
1.2.1 空地信道建模
1.2.2 UAV功率消耗模型
1.2.3 UAV通信性能指标
1.3 UAV辅助无线覆盖增强技术的研究现状与存在的问题
1.3.1 UAV大范围移动覆盖增强
1.3.2 UAV半双工中继覆盖增强
1.3.3 UAV全双工中继覆盖增强
1.4 主要研究工作、贡献以及结构安排
1.5 符号说明
第二章 UAV大范围移动多播覆盖性能分析
2.1 引言
2.2 矩形区域固定翼UAV移动多播覆盖
2.2.1 系统模型和问题建模
2.2.2 最小化任务完成时间
2.2.3 最小化UAV能量消耗
2.2.4 数值仿真
2.3 凸多边形区域旋翼UAV移动多播覆盖
2.3.1 系统模型
2.3.2 旋翼UAV多播覆盖路径规划算法
2.3.3 最小化任务完成时间
2.3.4 最小化UAV能量消耗
2.3.5 数值仿真
2.4 本章小结
第三章 UAV多天线半双工移动中继能量效率优化
3.1 引言
3.2 系统模型和问题建模
3.2.1 系统模型
3.2.2 固定翼UAV功率消耗模型
3.2.3 问题建模
3.3 最大化能量效率
3.4 数值仿真
3.5 本章小结
第四章 UAV多天线半双工静态中继最优高度分析
4.1 引言
4.2 系统模型和问题建模
4.2.1 系统模型
4.2.2 问题建模
4.3 完美CSI情况
4.3.1 最小化中断概率
4.3.2 最小化发射功率
4.3.3 最大化覆盖范围
4.4 存在信道估计误差情况
4.4.1 最小化中断概率
4.4.2 最小化发射功率
4.4.3 最大化覆盖范围
4.5 数值仿真
4.6 本章小结
第五章 UAV多天线全双工移动中继波束成形和功率分配联合优化
5.1 引言
5.2 系统模型和问题建模
5.3 固定功率分配的波束成形优化
5.3.1 最优波束成形
5.3.2 次优线性波束成形
5.4 固定波束成形的功率分配优化
5.5 性能分析
5.5.1 TZF/MRC性能分析
5.5.2 MRT/RZF性能分析
5.5.3 最小化遍历平均中断概率的最优高度
5.6 数值仿真
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3285215
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
文缩略语
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 研究动机
1.1.2 UAV分类
1.1.3 UAV特征
1.2 UAV空地信道建模、功率消耗模型和通信性能指标
1.2.1 空地信道建模
1.2.2 UAV功率消耗模型
1.2.3 UAV通信性能指标
1.3 UAV辅助无线覆盖增强技术的研究现状与存在的问题
1.3.1 UAV大范围移动覆盖增强
1.3.2 UAV半双工中继覆盖增强
1.3.3 UAV全双工中继覆盖增强
1.4 主要研究工作、贡献以及结构安排
1.5 符号说明
第二章 UAV大范围移动多播覆盖性能分析
2.1 引言
2.2 矩形区域固定翼UAV移动多播覆盖
2.2.1 系统模型和问题建模
2.2.2 最小化任务完成时间
2.2.3 最小化UAV能量消耗
2.2.4 数值仿真
2.3 凸多边形区域旋翼UAV移动多播覆盖
2.3.1 系统模型
2.3.2 旋翼UAV多播覆盖路径规划算法
2.3.3 最小化任务完成时间
2.3.4 最小化UAV能量消耗
2.3.5 数值仿真
2.4 本章小结
第三章 UAV多天线半双工移动中继能量效率优化
3.1 引言
3.2 系统模型和问题建模
3.2.1 系统模型
3.2.2 固定翼UAV功率消耗模型
3.2.3 问题建模
3.3 最大化能量效率
3.4 数值仿真
3.5 本章小结
第四章 UAV多天线半双工静态中继最优高度分析
4.1 引言
4.2 系统模型和问题建模
4.2.1 系统模型
4.2.2 问题建模
4.3 完美CSI情况
4.3.1 最小化中断概率
4.3.2 最小化发射功率
4.3.3 最大化覆盖范围
4.4 存在信道估计误差情况
4.4.1 最小化中断概率
4.4.2 最小化发射功率
4.4.3 最大化覆盖范围
4.5 数值仿真
4.6 本章小结
第五章 UAV多天线全双工移动中继波束成形和功率分配联合优化
5.1 引言
5.2 系统模型和问题建模
5.3 固定功率分配的波束成形优化
5.3.1 最优波束成形
5.3.2 次优线性波束成形
5.4 固定波束成形的功率分配优化
5.5 性能分析
5.5.1 TZF/MRC性能分析
5.5.2 MRT/RZF性能分析
5.5.3 最小化遍历平均中断概率的最优高度
5.6 数值仿真
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3285215
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3285215.html
