基于无人机的通信网络关键问题与优化研究

第一章绪论比如发生地震、海啸和山洪等自然灾害时，地面基站一般都会被破坏的面目全非，此时灾区的通信基础设施必受损害，出现无法提供通信服务的情况，这极大地阻碍了救援工作。而基础通信设施无法制约无人机基站，因此在灾区可以通过主无人机快速为灾区提供规模客观的并且比较可靠的通信。主无人机作为空中基站是比较固定的，可为紧急通信控制中心提供可靠的通信覆盖范围，从无人机负责覆盖边缘用户，也是一个空中基站，只是它并不固定，而是飞行状态，轨迹是以主无人机为圆心的圆。无人机有固定翼无人机和旋转翼无人机之分。其中固定翼无人机能够在空中连续飞行，而旋翼无人机在空中的状态则是盘旋。因此，主无人机采用的是旋转翼无人机，悬停在灾区中心，而从无人机采用固定翼无人机，以恒定速度在以主无人机为中心的灾区边缘飞行，为边缘用户服务。未来对无线通信服务和数据交互的需求会越来越大，应急救援场景和大规模热点事件会层出不穷。虽然固定的地面通信基础设施可以在一定程度上提供相对稳定可靠的通信服务质量，但不能满足一些需求紧急的通信部署要求。由于其较强的灵活性和可操作性，无人机在配备微型基站作为空中基站时，可随时部署在需要通信的区域，来进一步实现无线网络覆盖，在保证其能耗和满足用户接入负荷的基础上，高效改善用户通信服务质量。1.2研究现状分析目前，无人机基站部署的研究已经取得了一些成果，但仍存在许多问题，有待进一步研究。由于无人机的动态性和灵活性，无人机是承载无线基站的理想平台。但是无人机基站一般需要依靠无线回程链路才能接入地面核心网。同时，无人机基站的部署位置关系到其前向和反向链路的质量，从而影响无线电资源分配策略。当前无人机基站的部署多针对单个无人机基站，问题分析简单，场景较为单一，缺乏系统研究。此外，当目标区域的通信需求发生变化时，很少会将目光投入到无人机基站位置的更新策略上。查阅文献和相关技术发现，目前为止的部署优化算法都还处于基础阶段，只能解决单一性问题，面对多条件、多约束、解集空间大的问题还需要进一步探索。